Question

【題目】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(guān)系”，我們提供了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合該圖設(shè)計一個本實(shí)驗(yàn)情景的命題：如圖所示，設(shè)質(zhì)量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落，測出小球下落至光電門時發(fā)生的___________和通過光電門時的____________，試探究外力做的功____________與小球動能變化量____________的定量關(guān)系。

（2）某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字。（在計算過程中g(shù)取10 m/s2，所有計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

①用天平測定小球的質(zhì)量為0.50 kg；

②用游標(biāo)尺測出小球的直徑為10.0 mm；

③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80 cm；

④電磁鐵先通電，讓小球________；

⑤________，小球自由下落；

⑥在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi)，計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50×10–3 s，由此可算得小球經(jīng)過光電門時的速度為________m/s；

⑦計算得出重力做的功為________J，小球動能變化量為________J。

（3）試根據(jù)在（2）條件下做好本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：________________________________。

Answer 1

【答案】（1）位移x 速度v mgx （2）吸在開始端 電磁鐵斷電 4.00 4.04 4.00 （3）在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等

【解析】（1）本題計算減少的重力勢能需要測出小球下落至光電門時發(fā)生的位移x；計算小球的動能需要測出小球通過光電門時的速度v；重力就是外力，做功為mgx；小球動能變化量為。

（2）小球從開始端釋放，應(yīng)該先吸在開始端；電磁鐵斷電，小球才能下落；重力做的功mgx=4.00 J，小球動能變化量；

（3）重力做的功mgx=4.00 J和小球動能變化量在數(shù)值上很接近，結(jié)論為：在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等。