Question

【題目】用如圖甲所示的裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。裝置的主體是一個(gè)有刻度尺的立柱，其上裝有可移動(dòng)的鐵夾A和光電門B。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑d，如圖乙所示；

②用細(xì)線將小球懸掛于鐵架臺(tái)上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)

③移動(dòng)光電門B使之正對(duì)小球，固定光電門；

④在鐵夾A上固定一指針（可記錄小球釋放點(diǎn)的位置）

⑤把小球拉到偏離豎直方向一定的角度后由靜止釋放，讀出小球釋放點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度差h和小球通過(guò)光電門的時(shí)間t；

⑥改變小球釋放點(diǎn)的位置，重復(fù)步驟④⑤。

回答下列問(wèn)題：

（1）由圖乙可知，小球的直徑d=____mm；

（2）測(cè)得小球擺動(dòng)過(guò)程中的最大速度為_____（用所測(cè)物理量的字母表示）；

（3）以h為縱軸，以____為橫軸，若得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，即可驗(yàn)證小球在擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。

（4）小球從釋放點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，不考慮細(xì)線形變的影響，小球減小的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能的原因是_____。

Answer 1

【答案】 （1）10.60 （2） （3） （4）克服空氣阻力做功

【解析】實(shí)驗(yàn)原理分析：小球下落過(guò)程，重力勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，重力勢(shì)能的變化可以通過(guò)測(cè)量小球的高度得出，然后利用光電門測(cè)出瞬時(shí)速度，從而得到動(dòng)能的變化。由于存在空氣阻力，小球增加的動(dòng)能會(huì)比損失的重力勢(shì)能小。

（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，可知小球的直徑

（2）小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度最大，時(shí)間極短，平均速度近似等于瞬時(shí)速度，測(cè)得小球擺動(dòng)過(guò)程中的最大速度為

（3）根據(jù)機(jī)械能守恒有，整理可得，以h為縱軸，以為橫軸，若得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，即可驗(yàn)證小球在擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒

（4）小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能的減小量大于增加的動(dòng)能原因是克服空氣阻力做功，一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能