Question

【题目】某同学利用如图甲所示的实验装置测量当地的重力加速度。将直尺竖直固定在铁架台的横杆上，光电门固定在刻度尺的下端，接通光电门电源，让一物体从光电门正上方适当位置由静止释放，物体下落并穿过光电门。

（1）实验中该同学多次改变物体下落的初始位置，记录每次物体通过光电门的挡光时间及下落的高度h，作出图像如图乙所示，并得到了该图像的斜率k，他还需要测量____________（写出需要测量的物理量及符号），即可得到当地的重力加速度的表达式g=____________。

（2）现提供三个质量、直径均相同的木圆柱体、铁圆柱体、铝圆柱体，为减小实验误差应选用____________圆柱体。

（3）若该同学己经知道当地的重力加速度为g0，他用该装置验证机械能守恒定律，在误差允许的范围内满足____________（用直接测量的物理量的符号和g0表示）即可验证机械能守恒。

Answer 1

【答案】物体的长度d 铁

【解析】

（1）物体自由下落，物体的重力势能转化为动能，则有，即，物体通过光电门的速度，故还需要测量物体的长度；整理以上式子可得：，则图像的斜率，解得：；

（2）为减小空气阻力对实验的影响，应选用体积小，密度大的物体来进行实验，故选铁圆柱体来进行实验；

（3）物体能直接测量的物理为和h，故物体的动能为，下落过程中重力做功为，若在误差允许的范围内，即，则可验证机械能守恒。