《2025年赢在微点物理》

[典例3]　小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphox APP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。
(1)下列实验操作步骤，正确顺序是________。
①将质量为m的铁球放在钢尺末端
②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落
③传感器记录下声音振幅随时间变化曲线
④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h
⑤将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目
(2)声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，对应的时间间隔t =________s。
(3)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：$mgh=$__________（用m、h、t表示）。
(4)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果________（填“有”或“没有”）影响。

答案：
(1)④①⑤②③　
(2)0.40
(3)$\frac{1}{2}m(\frac{2h}{t})^{2}$　
(4)没有

[典例4]　某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g。主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，用量角器测出气垫导轨的倾角θ；
②测量挡光片到光电门的距离L；
③由静止释放滑块，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t；
④改变L，测出不同L所对应的挡光时间t；
⑤用天平测出滑块和挡光片的总质量m；
根据上述实验步骤请回答：
(1)滑块通过光电门时速度的表达式$v =$______（用实验中所测物理量符号表示）。
(2)滑块下滑至光电门的过程中，动能的增加量为$\Delta E_{k}=$________；重力势能的减小量为$\Delta E_{p}=$________。
(3)根据实验测得的多组L、t数据，可绘制$\frac{1}{t^{2}}-L$图像，图像的纵坐标为$\frac{1}{t^{2}}$，横坐标为L，如果滑块下滑过程符合机械能守恒定律，则图像应为过原点的一条倾斜直线，其斜率为________（用d、θ、g表示）。

答案：
(1)$\frac{d}{t}$　
(2)$\frac{1}{2}m(\frac{d}{t})^{2}$ $mgL\sin\theta$　
(3)$\frac{2g\sin\theta}{d^{2}}$

[典例5]　(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图甲所示的装置，实验过程如下：
(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d =________mm。
(3)测量时，应_______（填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间$t_{1}$和$t_{2}$。
(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失$\Delta E=$________（用字母m、d、$t_{1}$和$t_{2}$表示）。
(5)若适当调高光电门的高度，将会________（填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。

答案：
(2)7.884(7.883也可)
(3)B　
(4)$\frac{1}{2}m(\frac{d}{t_{1}})^{2}-\frac{1}{2}m(\frac{d}{t_{2}})^{2}$
(5)增大