Question

某活動小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律．鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為t_A、t_B．用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度．測出兩光電門間的距離為h，當地的重力加速度為g．
（1）用游標卡尺測量鋼球的直徑，讀數如圖乙所示，鋼球直徑為D=    cm．
（2）要驗證機械能守恒，只要比較    ．
A．與gh是否相等
B．與2gh是否相等
C．與gh是否相等
D．與2gh是否相等
（3）鋼球通過光電門的平均速度    （選填“＞”或“＜”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產生的誤差    （選填“能”或“不能”）通過增加實驗次數減小．

Answer 1

【答案】分析：（1）解決本題的關鍵掌握游標卡尺讀數的方法，主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出小鐵球通過光電門時的瞬時速度，根據機械能守恒的表達式可以求出所要求的關系式．
（3）根據勻變速直線運動的規律判斷求解．
解答：解：（1）游標卡尺的主尺讀數為：0.9cm，游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為0.05×10mm=0.50mm，所以最終讀數為：0.950cm．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故：v=，
根據機械能守恒的表達式有：mgh=m
即只要比較與2gh是否相等，
故選D．
（3）根據勻變速直線運動的規律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中中間時刻速度，
所以鋼球通過光電門的平均速度＜鋼球球心通過光電門的瞬時速度，
由此產生的誤差不能通過增加實驗次數減小．
故答案為：（1）0.950cm
（2）D
（3）＜，不能
點評：對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關測量．
無論采用什么樣的方法來驗證機械能守恒，明確其實驗原理都是解決問題的關鍵，同時在處理數據時，要靈活應用所學運動學的基本規律．