Question

9．如圖是利用光電門和光電計時器驗證機械能守恒的裝置，光電門1、2與計時器相連（圖中未畫出光電計時器）．?dāng)嚅_電磁鐵的電源，電磁鐵失去磁性，金屬小球從靜止開始下落，經(jīng)過光電門1、2落入捕球網(wǎng)中．實驗步驟如下：
（1）按照圖示安裝實驗裝置，調(diào)節(jié)小球和兩光電門在同一豎直線上，并適當(dāng)增大兩光電門之間的距離（填“增大”或“減小”）．
（2）使用螺旋測微器測量出小球的直徑d（用d表示），使用米尺側(cè)量出兩光電門的距離l（用l表示）．
（3）讓金屬小球從靜止開始下落，小球分別通過上，下兩光電門的時間t₁、t₂被光電計時器自動記錄下來，則小球通過光電門1時的速度為$\fracgegylog{{t}_{1}}$．已知重力加速度為g，如果在誤差允許的范圍內(nèi)等式$\frac{tmsp4f6^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{pygnpgo^{2}}{△{t}_{1}^{2}}$=2gl成立，則驗證了小球在自由下落運動過程中機械能守恒．

Answer 1

分析 明確實驗原理，對小球研究，列出機械能守恒的表達式，通過實驗的原理確定所需測量的物理量，并推導(dǎo)出對應(yīng)的公式．

解答 解：（1）為了讓小球能通過兩光電門，應(yīng)將小球與兩光電門處在同一豎直線上；為了準(zhǔn)確測量，應(yīng)適當(dāng)增大兩光電門之間的距離；
（2）驗證小球通過光電門1和光電門2之間機械能是否守恒，即驗證mgl=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，
通過光電門2的速度v₂=$\fracsax5nqy{△{t}_{2}}$，通過光電門1的速度v₁=$\fracsh4bov0{△{t}_{1}}$，
則有：mgl=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，即 $\frac{q4mogcu^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{iro0tlx^{2}}{△{t}_{1}^{2}}$=2gl．
所以需要測量金屬小球的直徑d，兩個光電門之間的距離l．
故答案為：（1）小球，增大；（2）金屬小球的直徑d，兩個光電門之間的距離l；（3）$\frac{rkl9guh^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{jmea83y^{2}}{△{t}_{1}^{2}}$=2gl

點評 本題考查機械能守恒定律的驗證實驗；要注意明確無論采用什么樣的方法來驗證機械能守恒，明確其實驗原理都是解決問題的關(guān)鍵，同時在處理數(shù)據(jù)時，要靈活應(yīng)用所學(xué)運動學(xué)的基本規(guī)律．