Question

10．實(shí)驗(yàn)小組用細(xì)線做了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成填空：

（1）將細(xì)線一端固定，另一端系在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上，水平拉細(xì)線，緩慢增大拉力，當(dāng)測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖甲時(shí)，細(xì)線剛好拉斷．該細(xì)線能承受的最大拉力為4.90N；
（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬球的直徑，讀數(shù)如圖乙，則該金屬球直徑為1.2945×10^-2 m；用天平測(cè)出該金屬球的質(zhì)量m=100.0g；
（3）用完全相同的細(xì)線與該小球做成一個(gè)擺，細(xì)線上端固定在O點(diǎn)，如圖丙，測(cè)出線長，再加上小球的半徑，得到懸點(diǎn)O 到小球球心的距離為1.0000m．在懸點(diǎn)O的正下方A 點(diǎn)釘上一個(gè)光滑的釘子，再將小球拉起至細(xì)線水平且繃直，由靜止釋放小球，擺至豎直時(shí)，細(xì)線碰到釘子，為使細(xì)線不斷裂，A與O的距離應(yīng)滿足的條件是：OA小于0.5m．（取g=9.8m/s²，不計(jì)空氣阻力）

Answer 1

分析 （1）該細(xì)線能承受的最大拉力由甲圖直接讀出．
（2）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需要估讀到0.001mm．
（3）為使細(xì)線不斷裂，細(xì)線所受的拉力應(yīng)小于最大拉力，根據(jù)機(jī)械能守恒定律和牛頓第二定律結(jié)合解答．

解答 解：（1）由甲圖知，該細(xì)線能承受的最大拉力為 T_m=4.90N
（2）螺旋測(cè)微器的固定刻度為12.5mm，可動(dòng)刻度為44.5×0.01mm=0.445mm，所以最終讀數(shù)為12.5mm+0.445mm=12.945mm=1.2945×10^-2m．
（3）根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 mgL=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律得 T-mg=m$\frac{{v}^{2}}{L-OA}$
聯(lián)立得 T=mg+$\frac{2mgL}{L-OA}$
為使細(xì)線不斷裂，應(yīng)滿足 T＜T_m，則mg+$\frac{2mgL}{L-OA}$＜T_m．
將 L=1.0000m，m=100.0g=0.100kg，g=9.8m/s²，代入解得 OA＜0.5m
故答案為：（1）4.90；（2）1.2945×10^-2；（3）OA小于0.5m．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于基本測(cè)量儀器如螺旋測(cè)微器等要了解其原理，要能正確使用這些基本儀器進(jìn)行有關(guān)測(cè)量．對(duì)于實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵要理解其實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行定量分析．