Question

某探究小組利用如圖所示裝置探究平拋運動中機械能是否守恒．在斜槽軌道的末端安裝一個光電門B，調節激光束與球心等高，斜槽末端水平．地面上依次鋪有白紙、復寫紙，讓小球從斜槽上固定位置A點無初速釋放，通過光電門后落在地面的復寫紙上，在白紙上留下打擊印．重復實驗多次，測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms（毫秒）．當地重力加速度為9.8m/s²．
（1）小球直徑為0.50cm，由此可知小球通過光電門的速度v_B=

2.00

m/s；
（2）實驗測得軌道離地面的高度h=0.441m，小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x=0.591m，則由平拋運動規律解得小球平拋的初速度v₀=

1.99

m/s；
（3）在誤差允許范圍內，實驗結果滿足小球通過光電門的速度vB與由平拋運動規律求解的平拋初速度v₀滿足

相等

關系，就可以認為平拋運動過程中機械能是守恒的．

Answer 1

分析：（1）利用小球通過光電門的平均速度代替瞬時速度；
（2）利用平拋運動水平方向和豎直方向的運動特點，可正確解答；
（3）若球通過光電門的速度v_B與由平拋運動規律求解的平拋初速度v₀相等，則說明沒有能量損失，機械能守恒．

解答：解：（1）利用小球通過光電門的平均速度代替瞬時速度，因此有：
vB=

d

t

=2m/s
故答案為：2．
（2）根據平拋運動規律有：
h=

1

2

gt2
x=v₀t
聯立解得：v₀=1.99m/s．
故答案為：1.99．
（3）若球通過光電門的速度v_B與由平拋運動規律求解的平拋初速度v₀相等，則說明沒有能量損失，機械能守恒．
故答案為：相等．

點評：該題從新的角度來驗證機械能守恒，在原來問題上有所創新，無論怎么變化，明確實驗原理是解答實驗問題的根本．