Question

物體在空中下落的過(guò)程中，重力做正功，物體的動(dòng)能越來(lái)越大，為了“探究重力做功和物體動(dòng)能變化間的定量關(guān)系”，我們提供了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)結(jié)合該圖設(shè)計(jì)一個(gè)本實(shí)驗(yàn)情景的命題：
如圖所示，設(shè)質(zhì)量為m（已測(cè)定）的小球在重力mg作用下從開(kāi)始端自由下落，測(cè)出小球下落至光電門(mén)時(shí)發(fā)生的_____①_______和通過(guò)光電門(mén)時(shí)的______②______，試探究外力做的功_____③_______ 與小球動(dòng)能變化量______④______的定量關(guān)系．（請(qǐng)?jiān)冖佗诳崭裉幪顚?xiě)物理量的名稱和對(duì)應(yīng)符號(hào)；在③④空格處填寫(xiě)數(shù)學(xué)表達(dá)式．）
（2）某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測(cè)出如下數(shù)字．（在計(jì)算過(guò)程中g(shù)取10 m/s²，所有計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
①用天平測(cè)定小球的質(zhì)量為0．50 kg；
②用游標(biāo)尺測(cè)出小球的直徑為10．0 mm；
③用刻度尺測(cè)出電磁鐵下端到光電門(mén)的距離為80．80 cm；
④電磁鐵先通電，讓小球________；
⑤________，小球自由下落；      ⑥在小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)所用時(shí)間為2．50×10^－3 s，由此可算得小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為_(kāi)_______m/s；
⑦計(jì)算得出重力做的功為_(kāi)_______ J，小球動(dòng)能變化量為_(kāi)_______J。
（3）試根據(jù)在（2）條件下做好本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：________________________________．

Answer 1

(1)位移x　 速度v　   mgx　 　   (2)④吸在開(kāi)始端　 
⑤電磁鐵斷電 �、�4.00　 ⑦4.04　     4.00　   (3)在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動(dòng)能的變化量相等

試題分析：（1）該實(shí)驗(yàn)要探究重力做功和物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系，所以我們要測(cè)量小球在重力mg作用下從開(kāi)始端自由下落至光電門(mén)發(fā)生的位移x通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度v，來(lái)探究外力做的功與小球動(dòng)能變化量的定量關(guān)系．
（2）④電磁鐵先通電，讓小球吸在開(kāi)始端．使得小球處于靜止?fàn)顟B(tài)．
⑤電磁鐵斷電，小球只受重力，小球自由下落．
⑥利用平均速度代替瞬時(shí)速度算得小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度得：小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為
⑦重力做功　J
小球動(dòng)能變化量為
（3）在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動(dòng)能的變化量相等．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是要根據(jù)探究功與動(dòng)能變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，測(cè)出需要比較的物理量．計(jì)算過(guò)程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．