Question

“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学中很重要的两个力学方面物理规律．有一名同学设计了如图1所示的实验装置．一个电磁铁吸住一个小钢球，当将电磁铁断电后，小球由静止开始向下加速运动．小钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间t用直尺测量出小钢球由静止开始下降到光电门时的高度h．
（1）这名同学为了验证“动能定理”，用游标卡尺测量了小钢球的直径，结果如图2所示，他记录下来小钢球的直径d=

 

cm．

（2）这名同学在验证“动能定理”的过程中，忽略了空气阻力的影响，除了上述的数据之外是否需要测量小钢球的质量？

 

（填“需要”或“不需要”）
（3）该同学如果打算用这套装置验证机械能守恒定律，你觉得下面的哪些做法能提高实验的精度

 

A、在保证其它条件不变的情况下，减小小球的直径
B、在保证其它条件不变的情况下，增大小球的直径
C、在保证其它条件不变的情况下，增大小球的质量
D、在保证其它条件不变的情况下，减小小球的质量．

Answer 1

分析：（1）游标卡尺先读主尺再读出游标尺，游标尺不估读；
（2）由动能定理表达式可知质量会被消掉；
（3）从实验的测量原理可判定各个选项．

解答：解：
（1）主尺读数为：1cm，游标尺第0个刻度和主尺对其，精确度为0.1mm，故游标尺读数为0.00cm，故小钢球的直径为1.00cm．
（2）由动能定理：mgh=

1

2

mv2，化简得：gh=

1

2

v2，故不需要测量小钢球的质量．
（3）实验方案为：以小球通过光电门的时间得到小球的平均速度，以此来表示瞬时速度v=

d

t

，然后验证：mgh=

1

2

mv2，即gh=

1

2

v2是否成立，由此验证机械能守恒，故：
AB、小球的直径越小v越精确，故A正确，B错误．
CD、由于实际存在阻力故：
mgh-fh=

1

2

mv2，
即：
gh-

fh

m

=

1

2

v2．
可知所以质量越大，

fh

m

这一项越小，精确性越高，故C正确，D错误．
故选：AC
故答案为：（1）1.00；（2）不需要；（3）AC．

点评：本题难点在于第三问，要明确实验的原理，综合不考虑空气阻力和考虑空气阻力两种情况，分别列动能定理来讨论．