Question

物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化間的定量關(guān)系”，我們提供了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合該圖設(shè)計(jì)一個本實(shí)驗(yàn)情景的命題：

如圖所示，設(shè)質(zhì)量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落，測出小球下落至光電門時(shí)發(fā)生的_____①_______和通過光電門時(shí)的______②______，試探究外力做的功_____③_______ 與小球動能變化量______④______的定量關(guān)系．（請?jiān)冖佗诳崭裉幪顚懳锢砹康拿�稱和對應(yīng)符號；在③④空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式．）

（2）某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字．（在計(jì)算過程中g(shù)取10 m/s²，所有計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

①用天平測定小球的質(zhì)量為0．50 kg；

②用游標(biāo)尺測出小球的直徑為10．0 mm；

③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80．80 cm；

④電磁鐵先通電，讓小球________；

⑤________，小球自由下落；       ⑥在小球經(jīng)過光電門時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為2．50×10^－3 s，由此可算得小球經(jīng)過光電門時(shí)的速度為________m/s；

⑦計(jì)算得出重力做的功為________ J，小球動能變化量為________J。

（3）試根據(jù)在（2）條件下做好本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：________________________________．

 

Answer 1

【答案】

(1)位移x　  速度v　   mgx　  　   (2)④吸在開始端　 

 ⑤電磁鐵斷電  �、�4.00　  ⑦4.04　     4.00　   (3)在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等．    

【解析】

試題分析：（1）本題計(jì)算減少的重力勢能需要測出小球下落至光電門時(shí)發(fā)生的位移x；計(jì)算小球的動能需要測出小球通過光電門時(shí)的速度v；重力就是外力，做功為mgx；小球動能變化量為。

（2）④中，小球從開始端釋放，應(yīng)該先吸在開始端；⑤中電磁鐵斷電，小球才能下落；⑦中重力做的功mgx=4.00J，小球動能變化量

（3）重力做的功mgx=4.00J和小球動能變化量在數(shù)值上很接近，結(jié)論為：在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等．

考點(diǎn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒

點(diǎn)評：容易題。本實(shí)驗(yàn)速度不能用或計(jì)算，因?yàn)橹灰�認(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，況且用口計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，會得出機(jī)械能增加的錯誤結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊�，機(jī)械能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測量計(jì)算．同樣的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測量，而能用或計(jì)算得到．