某同學設計出如圖所示的實驗裝置來“驗*機械能守恆定律”，讓小球從A點自由下落，下落過程中經過A點正下方的光電門...

問題詳情：

某同學設計出如圖所示的實驗裝置來“驗*機械能守恆定律”，讓小球從A點自由下落，下落過程中經過A點正下方的光電門B時，光電計時器記錄下小球透過光電門時間t，當地的重力加速度爲 g．

（1）爲了驗*機械能守恆定律，該實驗還需要測量下列哪些物理量_________．

A．小球的質量m                  

B．AB之間的距離H

C．小球從A到B的下落時間tAB        

D．小球的直徑d

（2）小球透過光電門時的瞬時速度v =_________(用題中所給的物理量表示)．

（3）調整AB之間距離H，多次重複上述過程，作出隨H的變化圖象如圖所示，當小球下落過程中機械能守恆時，該直線斜率k0=__________．

（4）在實驗中根據數據實際繪出—H圖象的直線斜率爲k（k＜k0），則實驗過程中所受的平均阻力f與小球重力mg的比值=　_______________（用k、k0表示）．

【回答】

BD；     ；     ；    ；   

【分析】

該題利用自由落體運動來驗*機械能守恆，因此需要測量物體自由下落的高度hAB，以及物體透過B點的速度大小，在測量速度時我們利用小球透過光電門的平均速度來代替瞬時速度，因此明白了實驗原理即可知道需要測量的數據；由題意可知，本實驗採用光電門利用平均速度法求解落地時的速度；則根據機械能守恆定律可知，當減小的機械能應等於增大的動能；由原理即可明確注意事項及數據的處理等內容．

【詳解】

（1）根據機械能守恆的表達式可知，方程兩邊可以約掉質量，因此不需要測量質量，故A錯誤；根據實驗原理可知，需要測量的是A點到光電門B的距離H，故B正確；利用小球透過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不需要測量下落時間，故C錯誤；利用小球透過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測量小球的直徑，故D正確．故選BD． （2）已知經過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經過光電門時的速度； 故； （3）若減小的重力勢能等於增加的動能時，可以認爲機械能守恆；則有：mgH=mv2； 即：2gH=（）2 解得：，那麼該直線斜率k0=． （4）乙圖線=kH，因存在阻力，則有：mgH-fH=mv2； 所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值爲；

【點睛】

考查求瞬時速度的方法，理解機械能守恆的條件，掌握分析的思維，同時本題爲創新型實驗，要注意透過分析題意明確實驗的基本原理才能正確求解．

知識點：實驗：驗*機械能守恆定律

題型：實驗,探究題