Question

4．探究小組利用傳感器研究小球在擺動過程中的機械能守恒規(guī)律，實驗裝置如圖所示．在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值．忽略擺線的質(zhì)量和擺動過程中擺線長度的變化，重力加速度為g，實驗過程如下：
（1）測量小球質(zhì)量m和擺線長L；
（2）為了測量小球在最低點的速度大小，小組成員將小球拉至某一高度h處無初速釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F，則小球在最低點的速度表達式為v=$\sqrt{\frac{（F-mg）L}{m}}$（用F等測定的物理量符號表達），若考慮小球的大小不可忽略，則該速度的計算值與實際值相比較偏�。ㄌ顚憽捌�大”、“偏小”或“相等”）．
（3）小球從釋放到最低點的過程中機械能守恒的表達式為FL=mg（2h+L）．（用測定物理量的符號表達）

Answer 1

分析 （2）抓住小球在最低點拉力最大，結(jié)合牛頓第二定律求出拉力和速度的關(guān)系，從而求出速度大��；若考慮小球的大小，則L將變大，即可判定計算值與實際值的關(guān)系；
（3）根據(jù)減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，即可求解．

解答 解：（2）當小球運動到最低點時，拉力最大，根據(jù)F-mg=m$\frac{{v}^{2}}{L}$得，
則小球在最低點的速度表達式為v=$\sqrt{\frac{（F-mg）L}{m}}$．
若考慮小球的大小不可忽略，即實際L值變大，而計算時，仍代入L，導致計算值小于實際值，
（3）根據(jù)下擺過程中，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的增加，即為：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
而v=$\sqrt{\frac{（F-mg）L}{m}}$，則有：FL=mg（2h+L）
故答案為：（2）$\sqrt{\frac{（F-mg）L}{m}}$，偏��；（3）FL=mg（2h+L）．

點評 考查牛頓第二定律的內(nèi)容，及向心力表達式，掌握機械能守恒定律的條件，及其應(yīng)用，注意小球的大小會影響公式中L的值．