Question

1．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1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．小球半徑、擺線的質(zhì)量和擺動過程中擺線長度的變化可忽略不計．實驗過程如下：
（1）測量小球質(zhì)量m．擺線長L；
（2）將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F，小球擺到最低點時的動能表達式為$\frac{1}{2}$（F-mg）L（用上面給定物理量的符號表示）；
（3）改變高度h，重復上述過程，獲取多組擺動高度h與對應過程的拉力最大值F的數(shù)據(jù)，在F-h坐標系中描點連線：
（4）通過描點連線，發(fā)現(xiàn)h與F成線性關系，如圖2所示，可證明小球擺動過程中機械能守恒．
（5）根據(jù)F-h圖線中數(shù)據(jù)，可知小球質(zhì)量m=0.10kg，擺線長L=0.80m（計算結果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g=10m/s²．

Answer 1

分析 （2）根據(jù)牛頓第二定律，結合向心力表達式，及動能表達式，即可求解；
（5）根據(jù)機械能守恒定律，結合圖象的斜率與截距的含義，即可求解．

解答 解：（2）根據(jù)牛頓第二定律，則有：F-mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$；
而動能表達式為：E_K=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{1}{2}$（F-mg）L；
（5）根據(jù)機械能守恒定律，則有：mgh=$\frac{1}{2}$（F-mg）L；
那么F=$\frac{2mg}{L}h+mg$；
而F-h圖象中，截距為1，即mg=1，則m=0.10kg；
而圖象的斜率k=2.5；因此L=0.80m；
故答案為：（2）$\frac{1}{2}$（F-mg）L；（5）0.10，0.80．

點評 考查牛頓第二定律與向心力表達式的內(nèi)容，掌握機械能守恒定律的應用，理解圖象的斜率及截距在本題的運用．