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”,我们提供了如下图的实验装置。(1)某同学根据所学的知识结合右图

◎ 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”,我们提供了如下图的实验装置。
(1)某同学根据所学的知识结合右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至光电门发生的位移s,通过光电门时的速度v,试探究外力做的功mgs与小球动能变化量的定量关系。

(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字。
①用天平测定小球的质量为0.50kg;
②用游标尺测出小球的直径为10.0mm;
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80cm;
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2.50×10-3s,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。(g取10m/s2,结果保留三位有效数字)
(3)试根据在(2)中条件下做好本实验的结论: 

◎ 答案

◎ 解析

分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
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,从而求出动能.
根据功的定义式求出重力做功.
解答:解:(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v==4 m/s
⑦重力做功w=mgh=4.02 J,小球动能变化量为△Ek=mv2-0=4.00J
(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.
故答案为:④吸在开始端.⑤电磁铁断电 ⑥4 m/s.⑦4.02 J,4.00J.(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”,我们提供了如下图的实验装置。(1)某同学根据所学的知识结合右图…”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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