题目内容
【题目】某实验兴趣小组用如图所示的实验装置验证机械能能守恒定律。有一内壁光滑半圆形圆管固定在竖直平面内 ,在管道最低点8与最高点C处固定有光电门1和光电门2,现给处于水平地面A处的小球(小球直径比管道内径略小)一个初速度,使其进入圆管道运动,依次经过B、C点,通过查阅资料可知重力加速度为g,实验前测得小球球心与管道圆心0的距离为h。
(1)若要较好的完成实验,你认为应该选择小球 ____(填“A”到“B”、“B到C”、“A到C")过程进行验证;
(2)若实验测得小球质量为m,小球通过光电门1、光电门2时间分别为△t1、△t2,为完成实验,还需要测得物理量_______(并写出物理量的符号);
(3)依据(2)中选择的实验过程,则该过程中小球的重力势能增加△Ep为_________,动能减少△Ek为______,实验中只需要验证△Ep与AEk关系即可验证机械能守恒定律;
(4)有同学认为这个实验,其实不需要测小球质量即可验证机械能守恒定律,他认为只要验证 (用已知物理量的符号表示关系式)即可验证机械能守恒。
【答案】 B到C 小球的直径d
【解析】(1)若要较好的完成实验,应该选择小球B到C过程进行验证,该过程中动能和重力势能均发生变化,动能减小而重力势能增大,验证减少量和增加量是否相等。
(2)小球通B点和C点的平均速度代替该点的瞬时速度,故还需要测量小球的直径d,则, 。
(3)根据功能关系可知: , 。
(4)若机械能守恒,则,则
整理可以得到: 。
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