Question

【題目】圖甲所示為實驗小組的同學設計的驗證機械能守恒定律的實驗裝置。伸長可忽略的細線一端固定于鐵架臺上O點，另一端系一小鋼球。在O點正下方P點處固定一枚鋒利的刀片，刀片的刀刃與懸線的擺動方向斜交，因而能將下擺的細線瞬間割斷，使下擺的小球水平拋出。Q點為小球豎直懸掛時上端點的位置，O′點是O點在地面上的豎直投影點，S為小球落地點。實驗時，將小球拉至與O點等高處由靜止開始釋放，然后進行相關測量后計算驗證。完成以下填空：

（1）用游標卡尺測量鋼球直徑如圖乙所示，鋼球直徑d＝_________mm；

（2）測得細線O點到Q點的長度為l，O′Q間高度為h，O′S間距離為x。本實驗所需驗證的表達式為________________；

（3）本實驗造成誤差的原因眾多，試任意說出一個除空氣阻力外的其他原因：_____________；

（4）有同學說，為減小空氣阻力的影響，所選鋼球應盡量小。對他的說法，請簡要說出你的觀點：____________________________。

Answer 1

【答案】7. 25 刀片割斷細線時對小球運動的影響、各長度測量時不夠精確等 不同意該說法。因為當鋼球太小時，細線自身重力的影響將不可忽略

【解析】

[1]主刻度尺為7mm，游標尺第五格對齊，所以讀數為：

[2]小球從釋放到Q點的過程，若機械能守恒，則：

平拋的過程方程為：

由以上幾個式子得：

[3] 刀片割斷細線時對小球運動的影響、各長度測量時不夠精確等都會造成誤差。

[4]當鋼球太小時，細線自身重力的影響將不可忽略，而且空氣阻力的影響也不可以忽略，所以不同意該說法。