Question

（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)”中，有如下步驟：在豎直放置的鐵架臺(tái)上端固定一個(gè)電磁鐵（如圖甲），通電時(shí)，小球被吸在電磁鐵上，斷電時(shí)，小球自由下落．鐵架臺(tái)上有可以移動(dòng)的光電門(mén)．當(dāng)小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，光電計(jì)時(shí)裝置能測(cè)出小球通過(guò)光電門(mén)所用時(shí)間△t．

①如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺可測(cè)得小鋼球的直徑：d=

0.52

cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將小鋼球從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為

0.43

m/s（保留2位有效數(shù)字）．
②在本次實(shí)驗(yàn)中還必須測(cè)量的物理量是

小球出發(fā)點(diǎn)到光電門(mén)的距離L

（請(qǐng)用文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示）．
③本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較

gL

和

d2

2△t2

（用以上所測(cè)量的物理量符號(hào)表示），在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，就可以驗(yàn)證小球機(jī)械能守恒．
（2）某同學(xué)利用如圖所示裝置探究“加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得滑塊的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m?s-2）	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖所示的坐標(biāo)中作出a-F圖象；
②滑塊質(zhì)量為

1.00

 kg．
③圖象（或延長(zhǎng)線）與F軸的截距的物理意義是

滑塊所受到的摩擦力

．

Answer 1

分析：（1）①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)先讀主尺數(shù)據(jù)，再看對(duì)齊的刻度，不需要估讀；小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度v=

d

△t

②該實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，還需要測(cè)量小球出發(fā)點(diǎn)到光電門(mén)的距離L；
③要驗(yàn)證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等
（2）在圖象上逐個(gè)標(biāo)出測(cè)量點(diǎn)，用直線連接；直線的斜率k表示質(zhì)量的倒數(shù)；圖象（或延長(zhǎng)線）與F軸的截距說(shuō)明還受到其他的外力．

解答：解：（1）①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)先讀主尺數(shù)據(jù)，再看對(duì)齊的刻度；主尺上的讀數(shù)是5mm，可動(dòng)刻度是第二格與上邊對(duì)齊，讀數(shù)是0.2mm，總讀數(shù)：5mm+0.2mm=5.2mm=0.52cm；
小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度v=

d

△t

=

0.52×10-2

1.2×10-2

m/s=0.43m/s；
②實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，需要用刻度尺測(cè)出小球出發(fā)點(diǎn)到光電門(mén)的距離L；
③實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，可以不需要測(cè)量出小球的質(zhì)量，即只要驗(yàn)證了gL與

1

2

v2的關(guān)系即可．

1

2

v2=

d2

2△t2

．
（2）①在圖象上逐個(gè)標(biāo)出測(cè)量點(diǎn)，用平滑的直線連接，并延長(zhǎng)與F軸相交；如圖：
②直線的斜率k：k=

△a

△F

=

1

m

=

0.40-0.11

0.50-0.20

≈1.00，所以滑塊的質(zhì)量：m=1.00kg．
③圖象（或延長(zhǎng)線）與F軸的截距是滑塊即將開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，此時(shí)沒(méi)有拉動(dòng)滑塊，說(shuō)明滑塊受到摩擦力的作用，故與F軸的截距物理意義應(yīng)當(dāng)是滑塊受到的摩擦力．
故答案為：（1））①0.52，0.43； ②小球出發(fā)點(diǎn)到光電門(mén)的距離L；③gL，d ²/2△t ²
（2）①圖略；②1.00 kg（誤差允許范圍內(nèi)均可）；③滑塊所受到的摩擦力

點(diǎn)評(píng)：（1）該題考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)雖然換了實(shí)驗(yàn)的器材和方法，但實(shí)驗(yàn)的原理沒(méi)變；（2）描點(diǎn)法的關(guān)鍵是要逐個(gè)找點(diǎn)，然后連線．