Question

【題目】物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化的定量關系”，我們提供了如圖的實驗裝置。

（1）某同學根據(jù)所學的知識結(jié)合如圖設計一個本實驗情景的命題：

如圖所示，設質(zhì)量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的___，小球上的擋光片寬度為d，通過光電門的___，試探究外力做的功___與小球動能變化量_____的定量關系。（請在①②空格處填寫物理量的名稱和對應符號；在③④空格處填寫數(shù)學表達式。）

（2）某同學根據(jù)上述命題進行如下操作并測出如下數(shù)字。

①用天平測定小球的質(zhì)量為0.50kg；

②用游標尺測出小球上的擋光片寬度d為10.0mm；

③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80cm；

④電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端。

⑤電磁鐵斷電，小球自由下落。

⑥在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi)，計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50×10-3s，由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度為_____m/s。

⑦計算得出重力做的功為___J，小球動能變化量為___J。

(g取10m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

（3）試根據(jù)（2）下本實驗的結(jié)論：_________________。

Answer 1

【答案】位移x 時間t mgx m()2 4 4.04 4.00 在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等

【解析】

(1)[1][2][3][4]本實驗目的是探究重力做功和物體動能變化的定量關系，故需要測量重力做功及動能的變化，需要測量下落高度和物體的通過光電門的時間，故設質(zhì)量為m（已測定）的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的位移x，小球上的擋光片寬度為d，通過光電門的時間t，則速度 ，外力做的功即重力功mgx，與小球動能變化量

的定量關系。

(2) ⑥[5] 小球經(jīng)過光電門的速度為

⑦[6][7] 重力做的功為

小球動能變化量為

(3)[8]根據(jù)以上分析可知，在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等