题目内容
【题目】小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律．A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（m<M）的重物B相连．他的做法是：先用力拉住B，保持A、B静止，测出A的挡光片上端到光电门的距离h；然后由静止释放B，A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落h（h>>b）时的速度，重力加速度为g．
(1)在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为_______________________（用题目所给物理量的符号表示）；
(2)由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度间存在一个差值
，因而系统减少的重力势能_________系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）；
(3)为减小上述对结果的影响，小明同学想到了以下一些做法，其中可行的是________
A．保持A下落的初始位置不变，测出多组t，算出多个平均速度然后取平均值
B．减小挡光片上端到光电门的距离h
C．增大挡光片的挡光宽度b
D．适当减小挡光片的挡光宽度b
(4)若采用本装置测量当地的重力加速度g，则测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
【答案】
大于 D 小于
【解析】
（1）下降过程中减少的重力势能为
，通过光电门的速度为
，故系统增加的动能为
，要验证机械能是否守恒的表达式为
（2）本题中利用平均速度代替瞬时速度，由于平均速度等于中间时刻的瞬时速度，实际下降h高度的速度为
，可知测量速度小于下降h高度时的速度，即减小的重力势能大于增加的动能
（3）因为实验误差的根源在于测量挡光片通过光电门时的速度上，故为了使得计算的平均速度更接近实际的瞬时速度，应减小挡光片的挡光宽度b，D正确；
（4）由可得
，测量速度小于实际下降h高度的速度，即速度测量值偏小，所以重力加速度的测量值小于实际值
