Question

某探究小组利用如图所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒．在斜槽轨道的末端安装一个光电门B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平．地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为2.50ms（毫秒）．当地重力加速度为9.8m/s²．
（1）小球直径为0.50cm，由此可知小球通过光电门的速度v_B=

2.00

m/s；
（2）实验测得轨道离地面的高度h=0.441m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x=0.591m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v₀=

1.99

m/s；
（3）在误差允许范围内，实验结果满足小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v₀满足

相等

关系，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的．

Answer 1

分析：（1）利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度；
（2）利用平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，可正确解答；
（3）若球通过光电门的速度v_B与由平抛运动规律求解的平抛初速度v₀相等，则说明没有能量损失，机械能守恒．

解答：解：（1）利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度，因此有：
vB=

d

t

=2m/s
故答案为：2．
（2）根据平抛运动规律有：
h=

1

2

gt2
x=v₀t
联立解得：v₀=1.99m/s．
故答案为：1.99．
（3）若球通过光电门的速度v_B与由平抛运动规律求解的平抛初速度v₀相等，则说明没有能量损失，机械能守恒．
故答案为：相等．

点评：该题从新的角度来验证机械能守恒，在原来问题上有所创新，无论怎么变化，明确实验原理是解答实验问题的根本．