Question

【题目】物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化的定量关系”，我们提供了如图的实验装置。

（1）某同学根据所学的知识结合如图设计一个本实验情景的命题：

如图所示，设质量为m（已测定）的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的___，小球上的挡光片宽度为d，通过光电门的___，试探究外力做的功___与小球动能变化量_____的定量关系。（请在①②空格处填写物理量的名称和对应符号；在③④空格处填写数学表达式。）

（2）某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字。

①用天平测定小球的质量为0.50kg；

②用游标尺测出小球上的挡光片宽度d为10.0mm；

③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80cm；

④电磁铁先通电，让小球吸在开始端。

⑤电磁铁断电，小球自由下落。

⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s，由此可算得小球经过光电门的速度为_____m/s。

⑦计算得出重力做的功为___J，小球动能变化量为___J。

(g取10m/s2，结果保留三位有效数字)

（3）试根据（2）下本实验的结论：_________________。

Answer 1

【答案】位移x 时间t mgx m()2 4 4.04 4.00 在误差允许范围内，重力做的功与物体动能的变化量相等

【解析】

(1)[1][2][3][4]本实验目的是探究重力做功和物体动能变化的定量关系，故需要测量重力做功及动能的变化，需要测量下落高度和物体的通过光电门的时间，故设质量为m（已测定）的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移x，小球上的挡光片宽度为d，通过光电门的时间t，则速度 ，外力做的功即重力功mgx，与小球动能变化量

的定量关系。

(2) ⑥[5] 小球经过光电门的速度为

⑦[6][7] 重力做的功为

小球动能变化量为

(3)[8]根据以上分析可知，在误差允许范围内，重力做的功与物体动能的变化量相等