Question

某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验,实验装置如图所示,图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器.实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t₁,通过B的挡光时间为t₂.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等,还需要进行一些实验测量和列式证明.

(1)(单选)下列必要的实验测量步骤是________.

A.用天平测出运动小物体的质量m

B.测出A、B两传感器之间的竖直距离h

C.测出小物体释放时离桌面的高度H

D.用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间Δt

(2)若该同学用d和t的比值来反映小物体经过A、B光电门时的速度,并设想如果能满足_________________关系式,即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的.

(3)该同学的实验设计可能会引起明显误差的地方是(请写出一种):________________.

Answer 1

【解析】本题考查了验证机械能守恒定律这一实验的实验操作及误差分析.难度中等.(1)由于重力势能和动能中均包括质量m,因此小物体的质量m不需要测量,A错误;求物体重力势能的减小量,需要测量下落高度,B正确;我们关心的是下落高度,与物体距离桌面的高度无关,C错误;不需要测量物体下落所需要的时间,D错误.(2)物体通过两光电门速度分别为、,验证机械能守恒,即需要验证²－²＝2gh.(3)该同学的实验设计可能会引起明显误差的地方是物体挡光片的宽度d太大、h的测量不准等.

【答案】(1)B　(2)(d/t₂)²－(d/t₁)²＝2gh　(3)物体挡光片的宽度d太大或h的测量不准