Question

【題目】實驗小組的同學(xué)做“驗證機械能守恒定律”的實驗。量角器中心O點和細線的一個端點重合，并且固定好；細線另一端系一個小球，當(dāng)小球靜止不動時，量角器的零刻度線與細線重合，在小球所在位置安裝一個光電門。實驗裝置如圖所示。本實驗需要測的物理量有：小球的直徑d，細線長度L，小球通過光電門的時間t，小球由靜止釋放時細線與豎直方向的夾角為θ。

（1）除了光電門、量角器、細線外，還有如下器材可供選用：

A．直徑約2 cm的均勻鐵球

B．直徑約5 cm的均勻木球

C．天平

D．時鐘

E．最小刻度為毫米的米尺

F．游標(biāo)卡尺

實驗小組的同學(xué)選用了最小刻度為毫米的米尺，他們還需要從上述器材中選擇________（填寫器材前的字母標(biāo)號）。

（2）測出小球的直徑為d，小球通過光電門的時間為t，可得小球經(jīng)過最低點的瞬時速度v=_______。測小球直徑時游標(biāo)尺位置如下圖所示，用精確度為0.1mm的游標(biāo)卡尺測得一物體的長度為1.34cm，這時候游標(biāo)尺上的第________條刻度線與主尺上的_________mm刻度線對齊．

（3）若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，滿足_____________________，即可驗證機械能守恒定律（用題給字母表示，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g）。

（4）通過改變小球由靜止釋放時細線與豎直方向的夾角θ，測出對應(yīng)情況下，小球通過光電門的速度v，為了直觀地判斷機械能是否守恒，應(yīng)作_______________圖象。

Answer 1

【答案】 AF 4 17

【解析】試題分析：根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出小球經(jīng)過最低點的速度．抓住重力勢能的減小量和動能的增加量相等，得出機械能守恒滿足的表達式．根據(jù)機械能守恒得出守恒的表達式，結(jié)合表達式確定應(yīng)做什么圖象．

（1）驗證機械能守恒，小球應(yīng)選擇質(zhì)量大一些，體積小一些，故選直徑約2cm的均勻鐵球；實驗中不需要測量小球的質(zhì)量，不需要天平，小球通過光電門的時間可以直接得出，不需要時鐘，實驗中需測量下降的高度以及小球的直徑，則需要毫米刻度尺以及游標(biāo)卡尺，故選：AF．

（2）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知，小球經(jīng)過最低點的速度．游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.34cm=13.4mm，即0.4mm即為游標(biāo)尺上的讀數(shù)，則游標(biāo)的第4根與主尺刻度對齊．游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)刻度線對齊的示數(shù)=13.4mm+4×0.9mm=17mm

（3）重力勢能的減小量，動能的增加量，當(dāng)小球的機械能守恒，有．

（4）因為，故表達式可以寫，為了直觀地判斷機械能是否守恒，作出的圖線應(yīng)為線性圖線，即應(yīng)作v2-cosθ圖象．