Question

【题目】如图所示装置可用来验证机械能守恒定律，摆锤A拴在长为L的轻绳一端，轻绳另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向θ角，由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直档板P阻挡而停止运动，这时铁片将做平抛运动而飞离摆锤，用刻度尺量出铁片的水平位移为S，下落高度为H．铁皮离开A时的摩擦损失机械能不计．

①要验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤初始位置离最低点的高度，其高度为______，同时还应求出摆锤在最低点时的速度，其速度应为_______．

②用实验中测量的物理量写出证明摆锤在运动中机械能守恒的关系式为_______．

Answer 1

【答案】L(1-cosθ)

【解析】

（1）根据几何关系可知，摆锤初始位置离最低点的高度为：h=L（1-cosθ），
根据铁片做平抛运动有：s=v0t…①
H=gt2…②
联立①②可解得：
（2）重锤下落过程中机械能守恒，由mgh=mv2得：

整理得：