物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如图的实验装置.(1)某同学根据所学的知识结合该图设计

◎ 题目

物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如图的实验装置.

(1)某同学根据所学的知识结合该图设计一个本实验情景的命题:
如图所示,设质量为m(已测定)的小球在重力mg作用下从开始端自由下落,测出小球下落至光电门时发生的____________和通过光电门时的____________,试探究外力做的功____________ 与小球动能变化量____________的定量关系.(请在①②空格处填写物理量的名称和对应符号;在③④空格处填写数学表达式.)
(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字.(在计算过程中g取10 m/s2,所有计算结果均保留三位有效数字)
①用天平测定小球的质量为0.50 kg;
②用游标尺测出小球的直径为10.0 mm;
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80 cm;
④电磁铁先通电,让小球________;
⑤________,小球自由下落;      ⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3 s,由此可算得小球经过光电门时的速度为________m/s;
⑦计算得出重力做的功为________ J,小球动能变化量为________J。
(3)试根据在(2)条件下做好本实验的结论:________________________________.

◎ 答案

(1)位移x  速度v    mgx      (2)④吸在开始端  
⑤电磁铁断电  ⑥4.00  ⑦4.04      4.00    (3)在误差允许范围内,重力做的功与物体动能的变化量相等

◎ 解析


试题分析:(1)该实验要探究重力做功和物体动能变化的定量关系,所以我们要测量小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移x通过光电门时的速度v,来探究外力做的功与小球动能变化量的定量关系.
(2)④电磁铁先通电,让小球吸在开始端.使得小球处于静止状态.
⑤电磁铁断电,小球只受重力,小球自由下落.
⑥利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得:小球经过光电门时的速度为
⑦重力做功 J
小球动能变化量为
(3)在误差允许范围内,重力做的功与物体动能的变化量相等.
点评:本题关键是要根据探究功与动能变化关系的实验的实验原理,测出需要比较的物理量.计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留.

◎ 知识点

    专家分析,试题“物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如图的实验装置.(1)某同学根据所学的知识结合该图设计…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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