Question

如圖是驗證機械能守恒定律的實驗．小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定．將輕繩拉至水平后由靜止釋放．在最低點附近放置一組光電門，測出小圓柱運動到最低點的擋光時間△t，再用游標卡尺測出小圓柱的直徑d，如圖所示，重力加速度為g．則

（1）小圓柱的直徑d=______cm；
（2）測出懸點到圓柱重心的距離，若等式_____成立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒；
（3）若在懸點O安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，則驗證小圓柱作圓周運動在最低點向心力的公式還需要測量的物理量是______（用文字和字母表示），若等式F=___________成立，則可驗證小圓柱作圓周運動在最低點向心力的公式．

Answer 1

（1）1.02 （2） （3）小圓柱的質量m、 

試題分析：（1）游標卡尺讀數方法：首先讀出游標尺0刻線對應的主尺的整數部分讀作n毫米，然后讀出游標尺第幾個刻度線和主尺刻度線對齊，讀作m，最后讀數為：(m+n×0.1)mm，所以本題讀作：
10mm＋2×0.1mm=10.2mm,即1.02cm
（2）若機械能守恒則有成立，即若等式成立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒
（3）小圓柱作圓周運動在最低點時有，可見驗證小圓柱作圓周運動在最低點向心力的公式還需要測量的物理量是小圓柱的質量m；若成立，則可驗證小圓柱作圓周運動在最低點向心力的公式。
點評：熟練掌握游標卡尺的讀數規則，關鍵是小圓柱經過光電門的時間極短，可看成是勻速通過，來計算小圓柱通過光電門的速度。