Question

16．用如图装置来验证机械能守恒定律，
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出挡光片中心（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离H．
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．
③测出挡光片的宽度，则重物A经过光电门时的速度为$\frac{d}{△t}$．
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为mgH=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）²（已知重力加速度为g）

Answer 1

分析 根据系统机械能守恒，得出系统重力势能的减小量和系统动能的增加量，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出系统末动能．
对系统研究，根据牛顿第二定律求出加速度与m的关系式，通过关系式分析，m增大，a趋向于何值．

解答 解：（1）需要测量系统重力势能的变化量和动能的增加量，运用极短时间内的平均速度等于瞬时速度，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：v=$\frac{d}{△t}$，
（2）则系统重力势能的减小量△E_p=mgH，
系统动能的增加量为：△E_k=$\frac{1}{2}$（2M+m）v²=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）²
若系统机械能守恒，则有：mgH=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）²
故答案为：（1）①挡光片中心，③$\frac{d}{△t}$；（2）mgH=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）²．

点评 本题考查了系统机械能守恒定律得验证，解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因，关键得出加速度的表达式．