Question

某实验兴趣小组用如图所示的实验装置验证机械能能守恒定律。有一内壁光滑半圆形圆管固定在竖直平面内 ，在管道最低点8与最高点C处固定有光电门1和光电门2，现给处于水平地面A处的小球(小球直径比管道内径略小)一个初速度，使其进入圆管道运动，依次经过B、C点，通过查阅资料可知重力加速度为g，实验前测得小球球心与管道圆心0的距离为h。

(1)若要较好的完成实验，你认为应该选择小球 ____(填“A”到“B”、“B到C”、“A到C")过程进行验证；

(2)若实验测得小球质量为m，小球通过光电门1、光电门2时间分别为△t1、△t2，为完成实验，还需要测得物理量_______(并写出物理量的符号）；

(3)依据(2)中选择的实验过程，则该过程中小球的重力势能增加△E_p为_________,动能减少△Ek为______，实验中只需要验证△Ep与AEk关系即可验证机械能守恒定律；

(4)有同学认为这个实验，其实不需要测小球质量即可验证机械能守恒定律，他认为只要验证    (用已知物理量的符号表示关系式）即可验证机械能守恒。

Answer

B到C 小球的直径d

【解析】（1）若要较好的完成实验，应该选择小球B到C过程进行验证，该过程中动能和重力势能均发生变化，动能减小而重力势能增大，验证减少量和增加量是否相等。

（2）小球通B点和C点的平均速度代替该点的瞬时速度，故还需要测量小球的直径d，则， 。

（3）根据功能关系可知： ， 。

（4）若机械能守恒，则，则

整理可以得到： 。

点睛：解决本题的关键掌握光电门的问题，以及知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，注意本题研究的对象是机械能守恒的问题。