Question

19．“動能定理”和“機械能守恒定律”是物理學(xué)中很重要的兩個力學(xué)方面的物理規(guī)律．某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置，一個電磁鐵吸住一個小鋼球，當(dāng)將電磁鐵斷電后，小鋼球?qū)⒂伸o止開始向下加速運動．小鋼球經(jīng)過光電門時，計時裝置將記錄小鋼球通過光電門所用的時間t，用直尺測量出小鋼球由靜止開始下降至光電門時的高度h．

（1）該同學(xué)為了驗證“動能定理”，用游標(biāo)卡尺測量了小鋼球的直徑，結(jié)果如圖2所示，他記錄的小鋼球的直徑d=1.03 cm．
（2）該同學(xué)在驗證“動能定理”的過程中，忽略了空氣阻力的影響，除了上述的數(shù)據(jù)之外是否需要測量小鋼球的質(zhì)量？不需要 （填“需要”或“不需要”）．
（3）如果用這套裝置驗證機械能守恒定律，下面的做法能提高實驗精度的是BD
A．在保證其他條件不變的情況下，選用空心鐵球
B．在保證其他條件不變的情況下，選用實心鐵球
C．在保證其他條件不變的情況下，增大鐵球的半徑
D．在保證其他條件不變的情況下，減小鐵球的半徑．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺先讀主尺再讀出游標(biāo)尺，游標(biāo)尺不估讀；
（2）由動能定理表達式可知質(zhì)量會被消掉，從而明確不需要測量質(zhì)量；
（3）從實驗的測量原理可判定各個選項，明確球的質(zhì)量和體積對實驗的影響．

解答 解：（1）由圖示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)精度為0.05，則其示數(shù)為10mm+6×0.05mm=10.30mm=1.030cm．
（2）該同學(xué)在驗證“動能定理”的過程中，需要驗證的表達式為：mgh=$\frac{1}{2}$mv²可知，實驗不需要測量小鋼球的質(zhì)量．
（3）實驗方案為：以小球通過光電門的時間得到小球的平均速度，以此來表示瞬時速度v=$\fracn5pndrj{t}$，然后驗證：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即gh=$\frac{1}{2}$v²是否成立，由此驗證機械能守恒，故：
AB、由于實際存在阻力故：
mgh-fh=$\frac{1}{2}$mv²，
即：
gh-$\frac{fh}{m}$=$\frac{1}{2}$v²．
可知所以質(zhì)量越大，$\frac{fh}{m}$這一項越小，精確性越高，故B正確，A錯誤．
CD、小球的直徑越小v越精確，故D正確，C錯誤．
故答案為：（1）1.030   （2）不需要   （3）BD

點評 本題考查驗證動能定理的實驗，要注意明確實驗的原理，綜合不考慮空氣阻力和考慮空氣阻力兩種情況，分別列動能定理和機械能守恒定律的式子進行討論．