解题思路: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.
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.主尺读数时看游标的0刻度线超过主尺哪一个示数,该示数为主尺读数,看游标的第几根刻度与主尺刻度对齐,乘以游标的分度值,即为游标读数.
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.
①主尺读数为12mm,游标读数为0.1×0=0.0mm,所以最终读数为12.0mm,即1.20cm.
②计算小钢球经过光电门时的速度可利用表达式v=[d/t]进行计算,该速度是t时间内的平均速度,由于小球做匀加速直线运动,所以该速度小于小球经过d的中点时的瞬时速度,所以此计算结果比小球的实际速度略小;
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=[d/△t]=[0.012
3.00×10−3m/s=4.00m/s.
小球动能变化量为:△Ek=
1/2]mv2-0=[1/2]×0.1×42J=0.8J.
③电磁铁下端到光电门的距离为81.6cm,球的直径为1.20cm,则小球下落的高度为球心到光电门的距离,即81.6-[1.20/2]=81.0cm
小球从电磁铁处下落到经过光电门时,小球重力势能减小量为:△EP=mgh=0.10×10×0.810J=0.810J.
④根据以上数据可知,在误差范围内外力做功与动能变化量相等.
故答案为:①1.20;②4.00m/s;0.800;③81.0;0.810;④在误差范围内外力做功与动能变化量相等.
点评:
本题考点: 探究功与速度变化的关系.
考点点评: 本题要掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.本题要根据探究外力做功与小球动能变化的实验原理,测出需要比较的物理量.计算过程中要注意单位的换算.