Question

【題目】曉東同學(xué)用如圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛著鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t時(shí)由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小△Ep與動(dòng)能變化大小△Ek，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

（1）△Ep=mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到______之間的豎直距離．
（A）鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端 （B）鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心 （C）鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端
（2）用△Ek=mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為______cm．某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度約為v=______m/s．

（3）下表為曉東同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

他發(fā)現(xiàn)表中的△Ep與△Ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．但是，唐唐同學(xué)不同意他的觀點(diǎn)．你是否同意曉東同學(xué)的觀點(diǎn)？請(qǐng)說明理由：________________．
（4）請(qǐng)你提出減小上述差異的改進(jìn)建議__________________________________________．

Answer 1

【答案】 B 不同意，空氣的阻力造成的，則要小于，所以誤差不是空氣阻力造成的 分別是小球的球心到懸點(diǎn)的距離和光電門到懸點(diǎn)的距離和L，在計(jì)算小球的動(dòng)能時(shí)，使用的速度為：

【解析】（1）小球下落的高度h是初末位置球心之間的高度差，所以要選B；
（2）刻度尺讀數(shù)的方法，需估讀一位，所以讀數(shù)為1.50cm；某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為：

（3）不同意．
從表中的數(shù)據(jù)可知，小球動(dòng)能的增加量大于小球的重力勢(shì)能的減小量；若空氣的阻力造成的，則△EK要小于△WP，所以誤差不是空氣的阻力造成的．
（4）由圖可知，在該實(shí)驗(yàn)中所求的速度是遮光片的速度，而不是小球的速度，二者之間的速度略有差別．由于小球與遮光片都做圓周運(yùn)動(dòng)，它們具有相等的角速度ω，根據(jù)角速度與線速度之間的關(guān)系：v=ωr可知，小球的速度與遮光片的速度之間的關(guān)系為： ; l和L分別是小球的球心到懸點(diǎn)的距離和光電門到懸點(diǎn)的距離，所以在計(jì)算小球的動(dòng)能時(shí)，使用的速度為：