题目内容
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，结合如图所示的装置，设计了一个本实验情景的命题：
设质量为m（已测量）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______，通过光电门时的______，试探究外力做的功______与小球动能变化量______的定量关系．
请在前两空格处填写物理量的名称和对应符号；在后两空格处填写数学表达式．
②某同学根据上述命题并测出如下数字：
用天平测定小球的质量m=0.50kg，用游标尺测出小球的直径d=1.00cm，用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h=80.80cm，计时装置记下小球经过光电门所用的时间t=2.50×10─3s，由此可算得小球经过光电门的速度为______m/s．小球从电磁铁处下落到经过光电门时重力做的功为______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根据②中计算出的数据得出本实验的结论为：______．
【答案】分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度，从而求出动能．
根据功的定义式求出重力做功．
解答：解：①该实验要探究重力做功和物体动能变化的定量关系，所以我们要测量小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移x
通过光电门时的速度v，来探究外力做的功mgx与小球动能变化量
的定量关系．
②利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得：
小球经过光电门时的速度为v=
=4.00m/s．
小球从电磁铁处下落到经过光电门时重力做的功为w=mgh=4.04J．
小球动能变化量为△Ek=
-0=4.00J．
③根据②中计算出的数据得出本实验的结论为：在误差允许范围内，小球重力做的功与其动能的变化量相等．
故答案为：①位移x，速度v，mgx，
；
②4.00，4.04，4.00；
③在误差允许范围内，小球重力做的功与其动能的变化量相等．
点评：本题关键是要根据探究功与动能变化关系的实验的实验原理，测出需要比较的物理量．
计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留．
利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度，从而求出动能．
根据功的定义式求出重力做功．
解答：解：①该实验要探究重力做功和物体动能变化的定量关系，所以我们要测量小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移x
通过光电门时的速度v，来探究外力做的功mgx与小球动能变化量
的定量关系． ②利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得：
小球经过光电门时的速度为v=
=4.00m/s．小球从电磁铁处下落到经过光电门时重力做的功为w=mgh=4.04J．
小球动能变化量为△Ek=
-0=4.00J．③根据②中计算出的数据得出本实验的结论为：在误差允许范围内，小球重力做的功与其动能的变化量相等．
故答案为：①位移x，速度v，mgx，
；②4.00，4.04，4.00；
③在误差允许范围内，小球重力做的功与其动能的变化量相等．
点评：本题关键是要根据探究功与动能变化关系的实验的实验原理，测出需要比较的物理量．
计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留．
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