Question

“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学中很重要的两个力学方面的物理规律。某同学设计了如图所示的实验装置。一个电磁铁吸住一个小钢球，当将电磁铁断电后，小钢球将由静止开始向下加速运动。小钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间t，用直尺测量出小钢球由静止开始下降至光电门时的高度h。

（1）该同学为了验证“动能定理”，用游标卡尺测量了小钢球的直径，结果如上图所示，他记录的小钢球的直径d＝________cm。

（2）该同学在验证“动能定理”的过程中，忽略了空气阻力的影响，除了上述的数据之外是否需要测量小钢球的质量________（填“需要”或“不需要”）。

（3）如果用这套装置验证机械能守恒定律，下面的做法能提高实验精度的是     。

A．在保证其他条件不变的情况下，减小小球的直径

B．在保证其他条件不变的情况下，增大小球的直径

C．在保证其他条件不变的情况下，增大小球的质量

D．在保证其他条件不变的情况下，减小小球的质量

Answer

（1）或都给分 （2）不需要 （3）AC

【解析】试题分析：（1）主尺读数为：，游标尺第0个刻度和主尺对其，精确度为，故游标尺读数为，故小钢球的直径为。

（2）由动能定理：，化简得：，故不需要测量小钢球的质量。

（3）实验方案为：以小球通过光电门的时间得到小球的平均速度，以此来表示瞬时速度，然后验证：，即是否成立，由此验证机械能守恒，故：小球的直径越小越精确，故A正确，B错误；由于实际存在阻力故：，即：，可知所以质量越大，这一项越小，精确性越高，故C正确，D错误，

考点：牛顿第二定律、向心力

【名师点睛】本题解题的关键是对小球运动过程的分析，知道小球在两个半圆上的摩擦力做功不等。