Question

【題目】圖甲是驗證機械能守恒定律的實驗示意圖。某輕繩一端固定，另一端拴一小圓柱，將圓柱拉至與O點等高處并使輕繩水平。圓柱由靜止釋放，通過最低點時，光電門（圖中未畫出）測出擋光時間Δt。重力加速度大小為g。請回答下列問題：

（1）用游標卡尺測出圓柱的直徑d，如圖乙所示，圓柱的直徑d＝________ cm；

（2）用米尺測出懸點到圓柱重心的距離l，若等式gl＝________成立，說明圓柱下擺過程中機械能守恒；

（3）若在懸點O安裝一個拉力傳感器，測出繩子的拉力大小F，則要驗證圓柱在最低點的向心力公式還需要測量的一個物理量是______________（用文字和字母表示）；若等式F＝________成立，則可驗證圓柱在最低點的向心力公式。

Answer 1

【答案】 (1) 1.1000； （2）； (3) 小圓柱的質量m； mg+m；

【解析】（1）圓柱的直徑為；

（2）重力勢能變化量，圓柱通過光電門時的速度為，故增加的動能為，如果兩者相同，即，成立，則桌面下擺過程中機械能守恒；

（3）則在最低點由牛頓第二定律得，若等式成立，則可驗證向心力公式．可知需要測量小圓柱的質量m．