Question

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50 cm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，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）

（4）除空气阻力以及量角器、刻度尺、游标卡尺测量产生的误差，再写出一个主要的误差

_______________________________________________________________________。

Answer

（1）1．020cm

（2）2．0m/s

（3）

（4）光电门中心未完全与小球球心对齐（或细线在摆动过程中长度发生变化）

【解析】

试题分析：（1）游标卡尺的读数为

（2）因为小球的直径非常窄，所以通过光电门的平均速度可近似等于瞬时速度，故小球通过光电门的速度为

（3）小球下降的高度为，故减小的重力势能为，小球增加的动能为，所以只要减小的重力势能和增加的动能在误差范围内相等，则验证，即

（4）光电门中心未完全与小球球心对齐（或细线在摆动过程中长度发生变化）

考点：验证机械能守恒定律实验