题目内容
如图所示装置可用来验证机械能守恒定律．摆锤A栓在长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．为了求出这一速度，实验中还应该测量哪些物理量？
铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h
铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h
②根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=
x
|
x
．
|
③根据已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为
| gx2 |
| 4h |
| gx2 |
| 4h |
分析：①铁片在最低点飞出时做平抛运动，根据平抛运动的特点要求求出铁片平抛出去的水平速度，应该知道水平和竖直方向的位移大小；
②根据平抛运动的规律x=v0t，y=
gt2可以求出铁片在最低点的速度；
③重锤下落过程中机械能守恒，由mgh=
mv2可以求出其机械能守恒的表达式．
②根据平抛运动的规律x=v0t，y=
| 1 |
| 2 |
③重锤下落过程中机械能守恒，由mgh=
| 1 |
| 2 |
解答：解：①铁片在最低点飞出时做平抛运动，平抛的初速度即为铁片在最低点的速度，
根据平抛运动规律可知：x=v0t，y=
gt2，
因此要想求出平抛的初速度，应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h．
②根据铁片做平抛运动有：
s=v0t ①
h=
gt2 ②
联立①②可解得：v0=x
③下落到最低点过程中，铁片重力势能的减小量等于其重力做功，因此有：
△Ep=mgh=mgL（1-cosθ）
动能的增量为：△Ek=
m
根据△EP=△Ek得机械能守恒的关系式为：
=gL(1-cosθ)．
故答案为：①铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h；②x
；③
=gL(1-cosθ)．
根据平抛运动规律可知：x=v0t，y=
| 1 |
| 2 |
因此要想求出平抛的初速度，应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h．
②根据铁片做平抛运动有：
s=v0t ①
h=
| 1 |
| 2 |
联立①②可解得：v0=x
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③下落到最低点过程中，铁片重力势能的减小量等于其重力做功，因此有：
△Ep=mgh=mgL（1-cosθ）
动能的增量为：△Ek=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
根据△EP=△Ek得机械能守恒的关系式为：
| gx2 |
| 4h |
故答案为：①铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h；②x
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| gx2 |
| 4h |
点评：本题比较简单，考查了平抛运动的基本规律和机械能守恒的基本知识，对于基础知识要加强理解和应用．
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