Question

【题目】在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验．此方案验证机械能守恒定律方便快捷．

（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=mm；
（2）在处理数据时，计算小球下落h高度时速度v的表达式为；
（3）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象？　 　；
A.h﹣t图象
B.h﹣ 图象
C.h﹣t2图象
D.h﹣ 图象
（4）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量 mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会（填“增大”、“缩小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】
（1）17.805
（2）
（3）D
（4）增大
【解析】解：（1）螺旋测微器的固定刻度为17.5mm，可动刻度为30.5×0.01mm=0.305mm，

所以最终读数为17.5mm+0.305mm=17.805mm，（2）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；

所以v= ，（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；

则有：mgh= mv2；

即：2gh=（ ）2

为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，所以应作h﹣ 图象，

故答案为：D．（4）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量 mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会增大，

故答案为：（1）17.805（2） （3）D（4）增大

（1）根据螺旋测微器的读数方法固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．注意螺旋测微器又叫千分尺，毫米为单位时，小数点后保留三位有效数字。
（2）物体的瞬时速度用物体过光电门时的平均速度代替。
（3）根据机械能守恒定律，目的减小的重力势能应该等于增加的动能，列出高度，和时间的关系式。
（4）本实验的误差主要来源于摩擦力做功。