小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”．他进行如下操作并测出如下数值．①用天平测定小球的质量为0.50kg；②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm；③用刻度尺测出电磁铁下端到

Question

小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”．他进行如下操作并测出如下数值．
①用天平测定小球的质量为0.50kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm；
④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；
⑤电磁铁断电时，小球自由下落；
⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10^-3s，由此可算得小球经过光电门的速度；
⑦计算得出小球重力势能减小量△E_p=______J，小球的动能变化量△E_k=______J．（g取9.8m/s²，结果保留三位有效数字）
⑧从实验结果中发现△E_p______△E_k（填“稍大于”、“稍小于”或“等于”），试分析可能的原因______．

Answer 1

⑦计算小钢球经过光电门时的速度可利用表达式v=(d)/(t) 进行计算，该速度是t时间内的平均速度，由于小球做匀加速直线运动，所以该速度小于小球经过d的中点时的瞬时速度，所以此计算结果比小球的实际速度略小；
利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得：
小球经过光电门时的速度为：v=(d)/(△t)=(10×10−3)/(2.5×10−3)m/s=4.00m/s．
小球从电磁铁处下落到经过光电门时，小球重力势能减小量为：△E_P=mgh=0.5×10.0×0.8155J=4.08J．
小球动能变化量为：△E_k=(1)/(2)mv²-0=(1)/(2)×0.5×4²J=4.00J．
⑧由于存在空气阻力，或测量中忽略了小球的尺度，导致实验结果中减小的重力势能稍大于增加的动能．
故答案为：⑦4.08；4.00；
⑧稍大于；空气阻力的影响，高度测量中忽略了小球的尺度等．