Question

某同学利用光电门传感器设计了一个研究小球自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图1所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器．

（1）如图2所示，实验时用20分度游标卡尺测得小球直径为d=______cm；
（2）小球通过A的挡光时间为t₁，通过B的挡光时间为t₂．
（3）用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较______是否相等，就可以证明在自由落体过程中小球的机械能是守恒的（用题目中涉及的物理量符号表示）．
（4）为减小实验误差，可采取的方法是______．
A．增大两挡光片宽度dB．减小两挡光片宽度d
C．增大两挡光片间距hD．减小两挡光片间距h．

Answer 1

（1）主尺读数为1.0cm，游标读数为0.05×4=0.20mm，所以最终读数为10.20mm=1.020cm．
（2）要验证机械能守恒，即判断重力势能的减小量与 动能的增加量是否相等，重力势能的减小量为mgh，
动能的增加量为：

1

2

mv_B²-

1

2

mv_A²，而速度v_B=

d

t2

，v_A=

d

t1

，
即可比较（

d

t2

）²-（

d

t1

）²=2gh是否相等，从而可以证明在自由落体过程中小球的机械能是守恒的．
（3）为减小实验误差，结合上式，可得：可以减小挡光片宽度，也可以增大两挡光片间距，故BC正确；
故答案为：（1）d=1.020；（3）（

d

t2

）²-（

d

t1

）²=2gh；（4）BC．