Question

【題目】物理探究小組要驗證機械能守恒定律，采用如圖甲裝置原理，實驗器材為：鐵架臺，約50cm不可伸長的細線，帶小孔的小鐵球，光電門和數據采集器（連接光電門和計算機可以記錄擋光的時間），量角器，刻度尺，游標卡尺，計算機。實驗前小組成員先查閱資料得到當地的重力加速度為g，再將細線穿過小鐵球，懸掛在鐵架臺的橫桿上，在小球軌跡的最低點安裝好光電門，測量擺線的長度l，擺球的直徑d，再將小球拉至某高處，在擺線伸直時測量擺線偏離豎直方向的夾角θ，然后靜止釋放小球，記錄擺球通過光電門的時間t.

（1）用50分度游標卡尺測量小球直徑，刻度線如圖乙（中間若干刻度線未畫出），則d=______cm。

（2）實驗中可通過v=______計算小球通過最低點的速度。

（3）若實驗數據在誤差允許范圍內滿足v2=______，則可得到擺球機械能守恒的結論。

Answer 1

【答案】2.068

【解析】

游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀；根據鐵球通過光電門的時間求出鐵球通過光電門的瞬時速度，結合重力勢能的減小量等于動能的增加量列出機械能守恒的表達式；

解：(1)游標卡尺的主尺讀數為20mm，游標讀數為0.02×34mm=0.68mm，則最終讀數；

(2)根據速度公式可得鐵球通過光電門的速度；

(3)鐵球減少的重力勢能為：，增加的動能：，若滿，即，則機械能守恒；