Question

【題目】某學習小組要驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示，細線端拴一個球，另一端連接力傳感器，固定在天花板上，傳感器可記錄球在擺動過程中細線拉力大小，用量角器量出釋放球時細線與豎直方向的夾角，用天平測出球的質量為m。重力加速度為g。

（1）用游標卡尺測出小球直徑如圖2所示，讀數為_____mm；

（2）將球拉至圖示位置，細線與豎直方向夾角為θ，靜止釋放球，發現細線拉力在球擺動過程中作周期性變化。為求出球在最低點的速度大小，應讀取拉力的_____（選填“最大值”或“最小值”），其值為F。

（3）球從靜止釋放運動到最低點過程中，滿足機械能守恒的關系式為_____（用測定物理量的符號表示）。

Answer 1

【答案】18.50 最大值 2mg（1﹣cosθ）＝F﹣mg

【解析】

（1）[1]．小球的直徑：d=18mm+10×0.05mm=18.50mm

（2）[2]．球在最低點的速度最大，對應的拉力最大，為求出球在最低點的速度大小，應讀取拉力的最大值。

（3）[3]．在最低點：

球從靜止釋放運動到最低點過程中，滿足機械能守的關系式：

解得：

2mg（1-cosθ）=F-mg