Question

【題目】圖中所示的裝置可用來探究做功與速度變化的關(guān)系。傾角為的斜面體固定在實驗臺上，將光電門固定在斜面體的底端O點，將小球從斜面上的不同位置由靜止釋放。釋放點到光電門的距離d依次為5cm、l0cm、15cm、20cm、25cm、30cm。

(1)用游標卡尺測量鋼球的直徑，如圖乙所示，鋼球的直徑D=____cm

(2)該實驗____（選填“需要”或者“不需要”）測量小球質(zhì)量；小球通過光電門經(jīng)歷的時間為，小球通過光電門的速度為____（填字母），不考慮誤差的影響，從理論上來說，該結(jié)果_______（選填“<”，“>”或“=”）球心通過光電門的瞬時速度。

(3)為了探究做功與速度變化的關(guān)系，依次記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示。

從表格中數(shù)據(jù)分析能夠得到關(guān)于“做功與速度變化的關(guān)系”的結(jié)論是：____________。

Answer 1

【答案】0.5625(0.5623~0.5626)不需要 <球通合外力做功與小過光電門時速度的平方（或者變化量）成正比（或者釋放點到光電門的距離d與小球通過光電門時速度的平方成正比）

【解析】

螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出小鐵球通過光電門時的瞬時速度．根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律判斷求解．

(1)螺旋測微器：固定刻度為5.5mm，可動刻度為12.5×0.01mm=0.200mm，則讀數(shù)為5.5+0.125=5.625mm=0.5625cm．

(2)根據(jù)動能定理，本實驗要驗證v2=2gd，故不需要測量小球的質(zhì)量．

由平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度，故小球通過光電門的速度為,根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中中間時刻速度，所以鋼球通過光電門的平均速度＜鋼球球心通過光電門的瞬時速度.

(3)根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)可得，物體的位移d與物體的速度、以及速度的平方根都不存在正比例的關(guān)系，與速度的平方接近正比例關(guān)系，所以可選擇v2為坐標系的縱坐標．將表格中的數(shù)據(jù)在d-v2坐標系中描點連線如圖．

從圖象得到的直接結(jié)論是d與v2成正比；從而間接得到做功與物體速度變化的規(guī)律是合外力做功與v2成正比．