Question

【題目】某同學用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，力傳感器固定在天花板上，細線一端吊著小球，一端連在力傳感器上傳感器顯示細線拉力的大小。小球的質量為m，當?shù)氐闹亓�加速度�?/span>g。

(1)實驗開始前，用游標卡尺測出小球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑D=________mm。再讓小球處于自然懸掛狀態(tài)，測出懸線的長為L。

(2)將小球拉離平衡位置使細線與豎直方向成一定的張角θ，由靜止釋放小球，使小球在豎直面內做往復運動，力傳感器測出懸線的拉力隨時間變化的關系如圖丙所示，則小球運動到最低點時速度的大小為v=________。小球擺到最高點時與最低點的高度差h=________(均用已知和測量物理量的符號表示)

(3)驗證機械能守恒定律成立的表達式為________________(用已知和測量物理量的符號表示)。

Answer 1

【答案】9.8； ； ； ；

【解析】

（1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺刻度數(shù)與游標尺刻度數(shù)之和；

（2）在最低點根據牛頓第二定律求解速度v；根據幾何關系求解下落的高度；

（3）若機械能守恒，則小球的動能增加量等于重力勢能的減小；

（1）小球的直徑D=9mm+0.1mm×8=9.8mm；

（2）小球在最低點時細繩受拉力最大為F0，根據牛頓第二定律：F0-mg=m ，解得；小球擺到最高點時與最低點的高度差h=；

（3）驗證機械能守恒定律成立的表達式為 ，

即

即：