Question

【题目】某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律，器材为：铁架台，约50cm的不可伸长的细线，带孔的小铁球，光电门和计时器（可以记录挡光的时间），量角器，刻度尺，游标卡尺．
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g，再将细线穿过小铁球，悬挂在铁架台的横杆上，在小铁球运动轨迹的最低点安装好光电门．将小铁球拉离竖直方向一定夹角后从静止释放，小铁球通过光电门的时间是t．依次测量摆线的长度l、摆线与竖直方向的夹角θ及小铁球的直径d．

（1）用20分度游标卡尺测量小铁球直径d，刻度线如图乙所示，则d=cm．
（2）某次实验测得小铁球通过光电门时记录的时间t=5.125×10﹣3s，由此得小铁球通过光电门的速度为 m/s（保留2位有效数字）．
（3）若等式在误差范围内成立，则验证了机械能守恒．（用题中物理量符号表示）

Answer 1

【答案】
（1）1.025
（2）2.0
（3）
【解析】解：（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为0.05×5mm=0.25mm，则最终读数d=10.25mm=1.025cm．（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小铁球通过光电门的速度v= ．（3）小铁球动能的增加量 ，小铁球重力势能的减小量 ，若△Ek=△Ep ， 即 ，机械能守恒．
所以答案是：（1）1.025，（2）2.0，（3） ．
【考点精析】掌握机械能守恒及其条件是解答本题的根本，需要知道在只有重力（和弹簧弹力）做功的情形下，物体动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变．