Question

【題目】某同學利用如圖甲所示裝置來驗證機械能守恒定律，器材為：鐵架臺，約50 cm的不可伸長的細線，帶孔的小鐵球，光電門和計時器（可以記錄擋光的時間），量角器，刻度尺，游標卡尺。

實驗前先查閱資料得到當地的重力加速度g，再將細線穿過小鐵球，懸掛在鐵架臺的橫桿上，在小鐵球運動軌跡的最低點安裝好光電門。將小鐵球拉離豎直方向一定夾角后從靜止釋放，小鐵球通過光電門的時間是t。依次測量擺線的長度、擺線與豎直方向的夾角θ及小鐵球的直徑d。

（1）用20分度游標卡尺測量小鐵球直徑d，刻度線如圖乙所示，則d＝____cm.

（2）某次實驗測得小鐵球通過光電門時記錄的時間t =5.125×10－3s，由此得小鐵球通過光電門的速度為_______m/s（保留2位有效數字）。

（3）若______等式在誤差范圍內成立，則驗證了機械能守恒。（用題中物理量符號表示）

Answer 1

【答案】 （1）1.025cm （2）2.0m/s （3）

【解析】（1）游標卡尺的主尺讀數為10mm，游標讀數為0.05×5mm=0.25mm，則最終讀數d=10.25mm=1.025cm．
（2）鐵球通過光電門的速度

（3）鐵球減少的重力勢能為△EP＝mg(l+)(1cosθ)，增加的動能，
若滿足mg(l+)(1cosθ)＝，即，則機械能守恒。