Question

【題目】某同學用圖甲所示的裝置完成了“驗證機械能守恒定律”的實驗.

（1）首先利用20分度的游標卡尺測出了小球的直徑，其示數如圖乙所示，該示數為____cm；

（2）將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放，先后通過光電門1、2,通過電腦顯示的時間分別為、，若小球的直徑為，該小組的同學測出兩光電門之間的距離為，重力加速度大小用g表示，若小球的機械能守恒，則需要驗證的關系式為_________.(用題中所給字母表示）

（3）本題“用小球通過光電門的平均速度表示小球球心通過光電門的瞬時速度”，但從嚴格意義上講是不準確的，小球通過光電門的平均速度____(選填“〉”或“<”）小球球心通過光電門的瞬時速度.

Answer 1

【答案】0.575 <

【解析】

（1）[1]小球的直徑：

mm+0.05mm×15=5.75mm=0.575cm；

（2）[2]小球通過光電門1的速度為

小球通過光電門2的速度為

所以動能的增加量為

小球通過兩光電門過程中重力勢能的減小量為

若小球的機械能守恒，則有：

化簡得：

（3）[3]小球通過光電門的平均速度等于該過程中間時刻的瞬時速度，因小球做加速運動，在中間時刻時小球球心還沒到達光電門位置，所以小球通過光電門的平均速度小于小球球心通過光電門的瞬時速度。