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    10．用图示装置验证机械能守恒定律．实验前调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束．实验中通过断开电磁铁开关使小球从A点下落，经过光电门B，记录挡光时间△t，测出小球在AB间下落的距离h．竖直平移光电门B，重复上述步骤，测得多组h及相应的△t，已知当地重力加速度为g．
    （1）实验中还需测量的物理量是小球直径d．
    （2）小球通过光电门速度的表达式为v=$\frac{d}{△t}$．
    （3）根据测量数据描绘$\frac{1}{△{t}^{2}}$-h图象，能否仅依据图象是过原点的直线就得出机械能守恒的结论？不能，理由是斜率近似等于$\frac{2g}{d^2}$，才能判断小球下落过程中机械能守恒．

    分析 （1）该题利用自由落体运动来验证机械能守恒，因此需要测量物体自由下落的高度hAB，以及物体通过B点的速度大小，在测量速度时我们利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，因此明白了实验原理即可知道需要测量的数据．
    （2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度；
    （3）根据机械能守恒的表达式可以求出所要求的关系式，然后分析答题．

    解答 解：（1）实验需要求出小球经过光电门时的速度，需要测出小球的直径d；
    （2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v=$\frac{d}{△t}$；
    （3）根据机械能守恒的表达式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，即：$\frac{1}{△{t}^{2}}$=$\frac{2g}{{d}^{2}}$h，
    不能依据图象是过原点的直线就得出机械能守恒的结论，
    当斜率近似等于$\frac{2g}{d^2}$，才能判断小球下落过程中机械能守恒；
    故答案为：（1）小球直径d；（2）$\frac{d}{△t}$；（3）不能；斜率近似等于$\frac{2g}{d^2}$，才能判断小球下落过程中机械能守恒．

    点评 无论采用什么样的方法来验证机械能守恒，明确其实验原理都是解决问题的关键，同时在处理数据时，要灵活应用所学运动学的基本规律．

    练习册系列答案
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