Question

【題目】某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計(jì)了一個(gè)研究小物體自由下落時(shí)機(jī)械能是否守恒的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個(gè)光電門傳感器。實(shí)驗(yàn)時(shí)測得小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時(shí)間為t1，通過B的擋光時(shí)間為t2，重力加速度為g。為了證明小物體通過A、B時(shí)的機(jī)械能相等，還需要進(jìn)行一些測量和數(shù)據(jù)分析。

(1)下列必要的測量步驟是____________

A．用天平測出小物體的質(zhì)量m

B．用秒表測出小物體通過A、B兩傳感器的時(shí)間Δt

C．測出小物體釋放時(shí)離桌面的高度H

D．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h

(2)若該同學(xué)用d和t1、t2的比值分別來表示小物體經(jīng)過A、B光電門時(shí)的速度，并設(shè)想如果能滿足_____________________關(guān)系式，即能證明在自由落體過程中小物體的機(jī)械能是守恒的。

(3)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能會(huì)引起誤差的是(請寫出一種)：________________________

Answer 1

【答案】B d太大或h測量不準(zhǔn)

【解析】

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皺C(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，可明確該實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量；（2）寫出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，可正確解答本題．（3）本實(shí)驗(yàn)的誤差有數(shù)據(jù)測量導(dǎo)致的，還有就是在該實(shí)驗(yàn)中用平均速度代替瞬時(shí)速度，因此若物體擋光的寬度d太大，將導(dǎo)致瞬時(shí)速度的測量不準(zhǔn)確，當(dāng)然還有其他因素導(dǎo)致的誤差等．

解：（1）A、根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式，可知不需要測量質(zhì)量，A錯(cuò)誤；B、實(shí)驗(yàn)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(shí)離桌面的高度H，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，可知不需要測量小物體通過A、B兩傳感器的時(shí)間△t，故D錯(cuò)誤．故選B．

（2）本實(shí)驗(yàn)中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，故有：， ，根據(jù)，可得：．

（3）本實(shí)驗(yàn)的誤差有數(shù)據(jù)測量導(dǎo)致的，還有就是在該實(shí)驗(yàn)中用平均速度代替瞬時(shí)速度，因此若物體擋光的寬度d太大，將導(dǎo)致瞬時(shí)速度的測量不準(zhǔn)確，當(dāng)然還有其他因素導(dǎo)致的誤差等．