Question

5．某同學(xué)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律設(shè)置了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，在鐵架臺上端鐵架懸掛一個擺球，為了測定擺球在最低點(diǎn)的速度，在該位置安裝了一個光電門連接數(shù)字計(jì)時器，通過數(shù)字計(jì)時器可知道擺球通過光電門的時間，實(shí)驗(yàn)時把擺球擺線拉至水平，由靜止開始釋放擺球．

（1）用螺旋測微計(jì)測量擺球的直徑，螺旋測微計(jì)顯示擺球直徑D=10.294mm
（2）數(shù)字計(jì)時器得到擺球通過最低點(diǎn)的時間為t，則擺球在最低的速度V=$\frac{D}{t}$（用字母表示）．
（3）已知擺線長度L=50cm，擺球質(zhì)量m=1kg，t=3.3ms（1000ms=1s）則擺球的重力勢能減少量為E_P=4.90J，動能的增加量為E_K=4.87J（小數(shù)點(diǎn)后面保留兩位有效數(shù)字）．
（4）根據(jù)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，擺球的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出小鐵球通過光電門時的瞬時速度，
根據(jù)最低點(diǎn)的瞬時速度求出動能的增加量，根據(jù)下落的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度為10mm，可動刻度為29.4×0.01mm=0.294mm，
所以最終讀數(shù)為10mm+0.294mm=10.294mm，
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故：
v=$\frac{D}{t}$
（3）已知擺線長度L=50cm，擺球質(zhì)量m=1kg，t=3.3ms（1000ms=1s）
則擺球的重力勢能減少量為E_P=mgL=4.90 J
動能的增加量為E_K=$\frac{1}{2}$mv²=4.87J
（4）根據(jù)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，擺球的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）10.294；（2）$\frac{D}{t}$；   （3）4.90；     4.87
（4）在誤差允許范圍內(nèi)，擺球的機(jī)械能守恒

點(diǎn)評 對于基本測量儀器如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，要能正確使用這些基本儀器進(jìn)行有關(guān)測量．