Question

【题目】某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器。实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2，重力加速度为g。为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些测量和数据分析。

(1)下列必要的测量步骤是____________

A．用天平测出小物体的质量m

B．用秒表测出小物体通过A、B两传感器的时间Δt

C．测出小物体释放时离桌面的高度H

D．测出A、B两传感器之间的竖直距离h

(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来表示小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_____________________关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的。

(3)该同学的实验设计可能会引起误差的是(请写出一种)：________________________

Answer 1

【答案】B d太大或h测量不准

【解析】

（1）根据实验目的以及机械能守恒定律的表达式，可明确该实验需要测量的物理量；（2）写出机械能守恒的表达式，可正确解答本题．（3）本实验的误差有数据测量导致的，还有就是在该实验中用平均速度代替瞬时速度，因此若物体挡光的宽度d太大，将导致瞬时速度的测量不准确，当然还有其他因素导致的误差等．

解：（1）A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，A错误；B、实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确；C、测出AB之间的距离h，不需要测量小物体释放时离桌面的高度H，故C错误；D、根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量小物体通过A、B两传感器的时间△t，故D错误．故选B．

（2）本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故有：， ，根据，可得：．

（3）本实验的误差有数据测量导致的，还有就是在该实验中用平均速度代替瞬时速度，因此若物体挡光的宽度d太大，将导致瞬时速度的测量不准确，当然还有其他因素导致的误差等．