Question

10．验证机械能守恒定律的实验装置如图1所示，小球由一根不可伸长的细线拴住．细线另一端固定在O点，在O点正下方放置一组光电门，可测出小球通过时的挡光时间．小球摆到最低点时球心正对光电门，将细线拉直至水平后，小球由静止释放，光电门测出的挡光时间为t，已知小球的直径为D，重力加速度为g．则
①测得绳长为l，若等式$g（l+\frac{D}{2}）=\frac{{D}^{2}}{2{t}^{2}}$成立（用题目中所给字母表示），说明小球下摆过程机械能守恒；
②此实验的系统误差来源于空气阻力．（说出一种即可）

Answer 1

分析 （1）根据减小的重力势能等于增加的动能，即可求解；
（2）系统误差来源是空气阻力．

解答 解：①小球运动到最低点时，v=$\frac{D}{t}$，
根据机械能守恒定律应有mg（l+$\frac{D}{2}$）=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
解得：$g（l+\frac{D}{2}）=\frac{{D}^{2}}{2{t}^{2}}$
②根据实验原理，及实验操作可知，产生系统误差的根源是空气阻力．
故答案为：①$g（l+\frac{D}{2}）=\frac{D^2}{{2{t^2}}}$；②空气阻力

点评 要明确实验原理，根据物理规律列出相应方程，然后求解讨论即可，知道光电门测速的原理，难度不大，属于基础题．