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系”，我們提供了如下圖的實驗裝置。
（1）某同學根據所學的知識結合右圖設計一個本實驗情景的命題：如圖所示，設質量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發生的位移s，通過光電門時的速度v，試探究外力做的功mgs與小球動能變化量的定量關系。

（2）某同學根據上述命題進行如下操作并測出如下數據。
①用天平測定小球的質量為0.50kg；
②用             測出小球的直徑為10.0mm；(選填:刻度尺,游標卡尺,螺旋測微器)
③用刻度尺測出電磁鐵下端到       的距離為80.40cm；
④電磁鐵先通電，讓小球           。
⑤讓電磁鐵斷電，小球自由下落。
⑥在小球經過光電門時間內，計時裝置記下小球經過光電門所用時間為2.50×10^－3s。
⑦計算得出重力做的功為4.02J，小球動能變化量為       J。(g取10m/s²，結果保留三位有效數字)
（3）試根據在（2）中條件下做好本實驗的結論：                            。

Answer 1

(2)②游標卡尺,③光電門,④吸在電磁鐵下端  ⑦  4.00 (3) 在誤差允許范圍內外力做功與動能變化量相等 共7分②③④每空1分,余者每空2分

解析試題分析：（2）據題意，②中小球直徑為10.0mm，一定不是螺旋測微器測量的數據，用刻度尺測量小球直徑誤差較大，所以是用游標卡尺測量出來的。③據，式中小球速度用光電門測量，則s是指從電磁鐵下端到光電門的距離。④小球 要從靜止釋放，則釋放前應讓電磁鐵吸住。⑦由于小球通過光電門的時間極短，則小球通過光電門的平均速度可以近似看成通過光電門的瞬時速度，即：，則通過光電門時小球動能變化為：。（3）在實驗誤差允許范圍內，外力做的功等于小球動能變化。
考點：本題考查探究外力做功與動能變化關系。