Question

（2013?甘肅模擬）某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計了一個研究小物體自由下落時機械能是否守恒的實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t₁，通過B的擋光時間為t₂．為了證明小物體通過A、B時的機械能相等，還需要進行一些實驗測量和列式證明．
①（單選）選出下列還需要的實驗測量步驟

B

A．用天平測出運動小物體的質(zhì)量m
B．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h
C．測出小物體釋放時離桌面的高度H
D．用秒表測出運動小物體通過A、B兩傳感器的時間△t
②若該同學(xué)用d和t的比值來反映小物體經(jīng)過A、B光電門時的速度，并設(shè)想如果能滿足

(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh

關(guān)系式，即能證明在自由落體過程中小物體的機械能是守恒的．

Answer 1

分析：①根據(jù)實驗?zāi)康囊约皺C械能守恒定律的表達式，可明確該實驗需要測量的物理量；
②寫出機械能守恒的表達式，可正確解答本題．

解答：解：①A、根據(jù)機械能守恒的表達式，可知不需要測量質(zhì)量，A錯誤；
B、實驗中需要測量從A到B過程中重力勢能的減小量，因此需要測量AB之間的距離h，故B正確；
C、測出AB之間的距離h，不需要測量小物體釋放時離桌面的高度H，故C錯誤；
D、根據(jù)機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量小物體通過A、B兩傳感器的時間△t，故D錯誤．
故選B．
②本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有：vA=

d

t1

，vB=

d

t2

根據(jù)mgh=

1

2

m

v

2 B

-

1

2

m

v

2 A

可得：(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh．
故答案為：(

d

t2

)2-(

d

t1

)2=2gh．

點評：對于實驗不光要從理論上理解，關(guān)鍵是要動手實驗，體會實驗步驟以及數(shù)據(jù)處理的過程，加深對實驗的理解．