Question

18．某物理研究小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律，在鐵架臺上安裝有一電磁鐵（固定不動）和一光電門（可上下移動），電磁鐵通電后將鋼球吸住，然后斷電，鋼球自由下落，并通過光電門，計時裝置可測出鋼球通過光電門的時間．

（1）用10分度的游標卡尺測量鋼球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，可知鋼球的直徑D=0.96cm．
（2）多次改變光電門的位置，測量出光電門到電磁鐵下端O的距離為h（h》D），并計算出小球經(jīng)過光電門時的速度v，若空氣阻力可以忽略不計，則下列關于v²-h的圖象可能正確的是B．

（3）鋼球通過光電門的平均速度小于（選填“大于”或“小于”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差不能（選填“能”或“不能”）通過增加實驗次數(shù)減�。�

Answer 1

分析 （1）解決本題的關鍵掌握游標卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出小鐵球通過光電門時的瞬時速度，根據(jù)機械能守恒的表達式，即可求解．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律判斷求解．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9cm，游標尺上第6個刻度和主尺上某一刻度對齊，游標讀數(shù)為0.1×6mm=0.6mm，所以最終讀數(shù)為：0.96cm．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故：v=$\frac{D}{t}$，
根據(jù)機械能守恒的表達式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，那么關于v²-h的圖象應該是一條過原點的傾斜直線，故B正確，ACD錯誤，
故選：B．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中中間時刻速度，
所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度，
由此產(chǎn)生的誤差不能通過增加實驗次數(shù)減小．
故答案為：（1）0.96；（2）B；（3）小于，不能．

點評 對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關測量．
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鍵，同時在處理數(shù)據(jù)時，要靈活應用所學運動學的基本規(guī)律．