Question

物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”，我们提供了如下图的实验装置。

（1）某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：如图所示，设质量为m（已测定）的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移s，通过光电门时的速度v，试探究外力做的功mgs与小球动能变化量的定量关系。

（2）某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据。

①用天平测定小球的质量为0.50kg；

②用             测出小球的直径为10.0mm；(选填:刻度尺,游标卡尺,螺旋测微器)

③用刻度尺测出电磁铁下端到        的距离为80.40cm；

④电磁铁先通电，让小球            。

⑤让电磁铁断电，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。

⑦计算得出重力做的功为4.02J，小球动能变化量为         J。(g取10m/s²，结果保留三位有效数字)

（3）试根据在（2）中条件下做好本实验的结论：                              。

Answer

(2) ②游标卡尺, ③光电门, ④吸在电磁铁下端   ⑦  4.00 (3) 在误差允许范围内外力做功与动能变化量相等  共7分②③④每空1分,余者每空2分

【解析】

试题分析：（2）据题意，②中小球直径为10.0mm，一定不是螺旋测微器测量的数据，用刻度尺测量小球直径误差较大，所以是用游标卡尺测量出来的。③据，式中小球速度用光电门测量，则s是指从电磁铁下端到光电门的距离。④小球 要从静止释放，则释放前应让电磁铁吸住。⑦由于小球通过光电门的时间极短，则小球通过光电门的平均速度可以近似看成通过光电门的瞬时速度，即：，则通过光电门时小球动能变化为：。（3）在实验误差允许范围内，外力做的功等于小球动能变化。

考点：本题考查探究外力做功与动能变化关系。