Question

【题目】图示装置可用来验证机械能守恒定律．摆锤A拴在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动．

（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度．若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h，则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=_____________________________．

（2）根据巳知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2=_____________________．

Answer 1

【答案】（1）； （2）；

【解析】

（1）[1]平抛运动，竖直方向为自由落体运动，有：

，

运动时间为：

，

水平方向匀速直线运动位移为：

s=vt，

可得：

；

（2）[2]摆锤下落过程，重力势能转化为动能，摆锤下落过程减少的重力势能为：

△Ep=mgL(1cosθ)，

增加的动能为：

，

若减少的重力势能等于增加的动能则有：

，

整理可得：