Question

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

主要實驗步驟如下：

①用游標卡尺測量小球的直徑d，如圖乙所示；

②用細線將小球懸掛于鐵架臺上，小球處于靜止狀態；

③移動光電門B使之正對小球，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，讀出小球釋放點到最低點的高度差h和小球通過光電門的時間t；

⑥改變小球釋放點的位置，重復步驟④⑤。

回答下列問題：

(1)由圖乙可知，小球的直徑d=____________cm；

(2)測得小球擺動過程中的最大速度為____________（用所測物理量的字母表示）；

(3)以t2為縱軸，以____________（填“h”或“1/h”）為橫軸，若得到一條過原點的、且斜率大小k=_________（用所測物理量的字母和重力加速度g表示）的傾斜直線，即可驗證小球在擺動過程中機械能守恒.

Answer 1

【答案】1.060 d/t 1/h d2/2g

【解析】

(1)游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀；

(2)小球經過最低點的速度最大，根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出最大速度的大小；

(3)應用機械能守恒定律求出圖象的函數表達式，然后分析答題.

(1)游標卡尺的主尺讀數為10mm，游標讀數為0.05×12mm=0.60mm，則最終讀數為10.60mm=1.060cm.

(2)小球經過最低點的速度最大，根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度知，最大速度.

(3)根據機械能守恒有：，整理得：，以h為縱軸，以t2為縱軸，若得到一條過原點的直線，應以為橫軸，由圖象可知，圖象的斜率.