Question

【題目】某同學設計了如圖(a)所示的裝置驗證小球擺動過程中的機械能守恒.實驗中小球到達B點時恰好與桌面接觸但沒有彈力，D處的箭頭處放一鋒利的刀片，細線到達豎直位置時被割斷，小球做平拋運動落到地面，P是一刻度尺.該同學方案的優點是只需利用刻度尺測量A位置到桌面的高度h、桌面到地面的高度H及平拋運動的水平位移L即可.

(1)用游標卡尺測出小球的直徑d如圖(b)所示，d＝________cm；

(2)為了測量小球下降的高度，若不測小球的直徑d，則從位置A中________(選填“球的下邊沿”或“球心”)到桌面的距離即為小球下降的高度h；

(3)實驗中改變h，多測幾次h和L的數值，作出如圖(c)所示的圖象1，則該圖線的斜率k＝________可證明小球下擺過程中機械能守恒；

(4)若作出的圖象為如圖(c)所示的圖象2，原因是________________________.

Answer 1

【答案】(1)1.140 (2)球的下邊沿 (3)4H

(4)h測大了

【解析】(1)游標卡尺的讀數為

d＝1.1×10mm＋8×0.05mm＝11.40mm＝1.140cm.

(2)由平拋運動性質可知，對于豎直方向的高度是球下邊沿離開桌面到下落到地面的距離，故位置A到桌面的高度h應從球下邊沿開始測量；

(3)球做圓周運動時有：

mgh＝mv2；

球做平拋運動有：

H＝gt2，L＝vt；

聯立得：L2＝4Hh

即斜率k＝4H，可證明下擺過程中機械能守恒.

(4)h測大了.