题目内容

1.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=17.805;
(2)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D
A.h-t图象B.h-$\frac{1}{t}$图象C.h-t2图象D.h-$\frac{1}{{t}^{2}}$图象
(3)经正确的实验操作,小明发现小球动能增加量$\frac{1}{2}$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(填“增大”、“缩小”或“不变”).

分析 (1)根据螺旋测微器的读数方法即可明确对应的读数;
(2)本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度,根据机械能守恒定律可知,当减小的机械能应等于增大的动能;
(2)由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容.

解答 解:(1)固定部分读数为17.5mm,转动部分读数为30.5,故最终读数为:17.5+30.5×0.01=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=$\frac{d}{t}$,
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=$\frac{1}{2}$mv2
即:2gh=($\frac{d}{t}$)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-$\frac{1}{{t}^{2}}$图象,
故选:D.
(3)经正确的实验操作,小明发现小球动能增加量$\frac{1}{2}$mv2总是稍小于重力势能减少量mgh,增加释放高度h后,由于空气阻力增多,导致两者的差值会增大,
故答案为:(1)17.805.
(2)D
(3)增大

点评 本题为验证机械能守恒定律的创新型实验,要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解,掌握由极短时间内平均速度表示经过光电门时的速度的思路.

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