题目内容

【题目】某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律,器材为:铁架台,约50cm的不可伸长的细线,带孔的小铁球,光电门和计时器(可以记录挡光的时间),量角器,刻度尺,游标卡尺.
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g,再将细线穿过小铁球,悬挂在铁架台的横杆上,在小铁球运动轨迹的最低点安装好光电门.将小铁球拉离竖直方向一定夹角后从静止释放,小铁球通过光电门的时间是t.依次测量摆线的长度l、摆线与竖直方向的夹角θ及小铁球的直径d.

(1)用20分度游标卡尺测量小铁球直径d,刻度线如图乙所示,则d=cm.
(2)某次实验测得小铁球通过光电门时记录的时间t=5.125×10﹣3s,由此得小铁球通过光电门的速度为 m/s(保留2位有效数字).
(3)若等式在误差范围内成立,则验证了机械能守恒.(用题中物理量符号表示)

【答案】
(1)1.025
(2)2.0
(3)
【解析】解:(1)游标卡尺的主尺读数为10mm,游标读数为0.05×5mm=0.25mm,则最终读数d=10.25mm=1.025cm.(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,小铁球通过光电门的速度v= .(3)小铁球动能的增加量 ,小铁球重力势能的减小量 ,若△Ek=△Ep , 即 ,机械能守恒.
所以答案是:(1)1.025,(2)2.0,(3)
【考点精析】掌握机械能守恒及其条件是解答本题的根本,需要知道在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变.

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