Question

6．利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律．通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下小铁球的挡光时间t．实验前调整光电门位置，使小球下落过程中，小铁球球心垂直细激光束通过光电门．当地重力加速度为g．
（1）为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是BD
A．A点距地面的高度H
B．A、B之间的距离h
C．小铁球从A到B的下落时间t_AB
D．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度v=$\frac{d}{t}$；要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式d²=2ght²是否成立即可（用实验中测得物理量的符号表示）．

Answer 1

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h_AB，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，由此可以求出小铁球通过光电门时的瞬时速度，根据机械能守恒的表达式可以求出所要求的关系式．

解答 解：（1）A、根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离，故A错误，
C、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；
D、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确．
故选：BD．
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v=$\frac{d}{t}$，
根据机械能守恒的表达式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即：d²=2ght²．
故答案为：（1）BD；（2）$\frac{d}{t}$，d²=2ght²

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．