Question

在“驗證機械能守恒定律”實驗中，某研究小組采用了如圖甲所示的實驗裝置．實驗的主要步驟是：在一根不可伸長的細線一端系住一金屬小球，另一端固定于豎直黑板上的O 點，記下小球靜止時球心的位置O'，粗略測得OO'兩點之間的距離約為0.5m，通過O'作出一條水平線PQ．在O'附近位置放置一個光電門，以記下小球通過O'時的擋光時間．現將小球拉離至球心距PQ 高度為h 處由靜止釋放，記下小球恰好通過光電門時的擋光時間t．重復實驗若干次．問：

（1）如圖乙，用游標卡尺測得小球的直徑d=

 

cm
（2）多次測量記錄h 與△t 數值如下表：

次數	1	2	3	4	5	6	7	8
高度h/m	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
時間△t/s	0.0073	0.0052	0.0042	0.0036	0.0033	0.0030	0.0029	0.0030
( 1 △t )2×10-4s2	1.87	3，70	5.67	7.72	9.18	11.11	11.97	11.11

請在答題紙的坐標圖中作出(

1

△t

)

2

與h 的圖象（2分），指出圖象的特征

 

，并解釋形成的原因

 

．

Answer 1

分析：（1）游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．主尺讀數時看游標的0刻度線超過主尺哪一個示數，該示數為主尺讀數，看游標的第幾根刻度與主尺刻度對齊，乘以游標的分度值，即為游標讀數．
（2）利用描點法得出圖象，根據圖象形狀結合物理規律進行分析．

解答：解：（1）主尺讀數為1cm，游標讀數為：0.1×2=0.2mm=0.02cm，所以最終讀數為：1cm+0.02cm=1.02cm．
（2）利用描點法得出圖象如下所示：

由圖象可知：當h＜0.5m時圖象為直線，h＞0.5m時，圖象為曲線且向下彎曲．
當h＜0.5m，小球下落位置低于O點所在水平位置，小球下落，做圓周運動，只有重力做功，其機械能守恒；當h＞0.5m時，小球將先豎直下落，當細線拉直時，然后再做圓周運動，在拉直細線的過程中，有機械能損失，故機械能不守恒，故為曲線．
故答案為：（1）1.02；（2）當h＜0.5m時圖象為直線，h＞0.5m時，圖象為向下彎曲的曲線，當h＜0.5m時，機械能守恒，h＞0.5m時，機械能不守恒，線拉緊時機械能有損失．

點評：解決本題的關鍵掌握游標卡尺的讀數方法，主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．