Question

3．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．将直径为d，质量为m的小球从A点由静止下落，下方H（H＞＞d）处固定一个光电门B，小球经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v=$\frac{d}{t}$作为小球经过光电门时的速度．重力加速度为g．

（1）如图乙为10分度游标卡尺测量小球的直径，结果为d=24.4 mm．
（2）小球从A下落到B的过程中，重力势能减少量△E_P=mgH（用题中字母表示）．
（3）小球下落时由于球心偏向光电门激光束的左侧，俯视图如图丙所示．由此测量小球经过光电门B时的动能比真实值大（选填“大”、“小”或“相等”）．

Answer 1

分析 （1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量．
（3）根据挡光位移的测量误差得出速度的测量误差，从而得出小球经过B点动能的测量误差．

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数24mm，游标读数为0.1×4mm=0.4mm，则d=24.4mm．
（2）小球从A下落到B的过程中，重力势能减少量△E_P=mgH．
（3）小球下落时由于球心偏向光电门激光束的左侧，可知用小球的直径表示挡光的位移，挡光的位移偏大，根据v=$\frac{d}{t}$知，速度测量值偏大，则测量小球经过光电门B时的动能比真实值大．
故答案为：（1）24.4，（2）mgH，（3）大．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及误差的来源，掌握游标卡尺的读数方法，知道游标卡尺读数不需要估读．