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某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律,器材为:铁架台,约50cm的不可伸长的细线,带孔的小铁球,光电门和计时器(可以记录挡光的时间),量角器,刻度尺,游标卡尺.实验
题目详情
某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律,器材为:铁架台,约50cm的不可伸长的细线,带孔的小铁球,光电门和计时器(可以记录挡光的时间),量角器,刻度尺,游标卡尺.
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g,再将细线穿过小铁球,悬挂在铁架台的横杆上,在小球轨迹的最低点安装好光电门,依次测量摆线的长度l,摆球的直径d,测量摆角θ,从静止开始释放小球,小球向下摆动,摆球通过光电门时记录时间t.

(1)用20分度游标卡尺测量小球直径,刻度线如图乙所示,则d=___cm.
(2)某次实验测得小球通过光电门时记录的时间t=5.10ms,由此得小球通过光电门的速度为___m/s(保留2位有效数字).
(3)若___等式在误差范围内成立,则验证了机械能守恒.(用题中物理量符号表示)
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g,再将细线穿过小铁球,悬挂在铁架台的横杆上,在小球轨迹的最低点安装好光电门,依次测量摆线的长度l,摆球的直径d,测量摆角θ,从静止开始释放小球,小球向下摆动,摆球通过光电门时记录时间t.

(1)用20分度游标卡尺测量小球直径,刻度线如图乙所示,则d=___cm.
(2)某次实验测得小球通过光电门时记录的时间t=5.10ms,由此得小球通过光电门的速度为___m/s(保留2位有效数字).
(3)若___等式在误差范围内成立,则验证了机械能守恒.(用题中物理量符号表示)
▼优质解答
答案和解析
(1)游标卡尺的主尺读数为10mm,游标读数为0.05×4mm=0.20mm,则最终读数为10.20mm=1.020cm.
(2)小球通过光电门的速度v=
=
m/s=2.0m/s.
(3)小球动能的增加量为
mv2=
m
,重力势能的减小量为mg(l+
)(1-cosθ),当mg(l+
)(1-cosθ)=
m
,即g(l+
)(1-cosθ)=
,则机械能守恒.
故答案为:(1)1.020,(2)2.0,(3)g(l+
)(1-cosθ)=
.
(2)小球通过光电门的速度v=
d |
t |
1.020×10-2 |
5.10×10-3 |
(3)小球动能的增加量为
1 |
2 |
1 |
2 |
d2 |
t2 |
d |
2 |
d |
2 |
1 |
2 |
d2 |
t2 |
d |
2 |
d2 |
2t2 |
故答案为:(1)1.020,(2)2.0,(3)g(l+
d |
2 |
d2 |
2t2 |
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