Question

1．小刚同学用如图所示的实验装置研究“机械能守恒定律”，他进行如下操作：
①用天平测出小球的质量为0.50kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm；
④电磁铁先通电，让小球吸在其下端；
⑤电磁铁断电时，小球自由下落；
⑥在小球通过光电门时，计时装置记下小球通过光电门所用的时间为2.50×10^-3 s，由此可算出小球通过光电门的速度．
（1）由以上测量数据可计算得出小球重力势能的减少量△E_p=4.02J，小球动能的变化量△E_k=4.00J（g取9.8m/s²，结果均保留三位有效数字）
（2）从实验结果中发现△E_p稍大于（选填“稍大于”“稍小于”或“等于”）△E_k，试分析可能的原因：空气阻力的影响．

Answer 1

分析 根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过光电门的速度，从而得出小球动能的变化量．

解答 解：（1）小球重力势能的减小量△E_p=mgh=0.50×9.8×0.8205J=4.02J．
小球通过光电门的速度$v=\frac{D}{△t}=\frac{0.01}{2.5×1{0}^{-3}}m/s$=4m/s，则小球动能的变化量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×0.50×16J=4.00J$．
（2）从实验结果中发现△E_p稍大于△E_k，可能的原因是空气阻力的影响
故答案为：（1）4.02，4.00，（2）稍大于，空气阻力的影响．

点评 解决本题的关键掌握实验验证机械能守恒的原理，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，基础题．