Question

【題目】如圖是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，小圓柱有一個(gè)不可伸長(zhǎng)的輕繩拴住輕繩另一端固定，在輕繩拉至水平后由靜止釋放，在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，重力加速度為則

測(cè)出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離為L，若等式______成立，說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒．

若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器，測(cè)出繩子上的拉力F，則驗(yàn)證小圓柱作圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式還需要測(cè)量的物理量是______用文字和字母表示，若等式______成立，則可驗(yàn)證小圓柱作圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式．

Answer 1

【答案】 小圓柱的質(zhì)量m

【解析】

根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小圓柱通過光電門的瞬時(shí)速度，抓住重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等列出表達(dá)式；根據(jù)牛頓第二定律得出拉力的表達(dá)式，從而確定所需測(cè)量的物理量。

小圓柱通過光電門的瞬時(shí)速度v為：，根據(jù)動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量相等，有：，則有：。
根據(jù)牛頓第二定律得：，解得：，可知要驗(yàn)證小圓柱作圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式還需要測(cè)量的物理量是小圓柱的質(zhì)量m，若等式成立，可驗(yàn)證小圓柱作圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式。