Question

【题目】如甲图所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（GAtwood1746-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．实验时，该同学进行了如下步骤：

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A上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d，计算物块速度v

④利用实验数据验证机械能守恒定律．

（1）步骤③中，计算物块速度v=______（用实验中字母表示），利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度_________（选填“大”或“小”）。为使 v的测量值更加接近真实值，减小测量系统误差,可采用的最合理的方法是（__________）

A.减小挡光片宽度d

B.增大挡光片中心到光电门中心的竖直距离h

C.将光电门记录挡光时间△t的精度设置得更高

D.将实验装置更换为纸带和打点计时器

（2）步骤④中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系为______（已知重力加速度g，用实验中字母表示）

（3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减小量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是（________）

A.绳子、滑轮并非轻质而有一定质量

B.滑轮与绳子之间产生滑动摩擦

C.计算重力势能错误地将g的数值取做10m/s2

D.挂物块C时不慎使B具有向上的初 速度

Answer 1

【答案】 小 A mgh= D

【解析】

（1）[1]根据步骤③中，则可得系统的末速度为：

[2][3]物体下落过程的速度是越来越大，而用这种方法测出来的速度是平均速度，所以比实际速度要小；所以为让平均速度越接近瞬时速度，即通过光电门的时间要短，所以可采用的最合理的方法是减小挡光片宽度d，故选A；

（2）[4]系统重力势能的减小量，系统动能的增加量为：

若系统机械能守恒，则有：

mgh=

（3）[5]A.绳子、滑轮并非轻质而有一定质量，不会导致系统重力势能减小量小于系统动能增加量，故A错误，不符合题意；

B.轮与绳子之间产生滑动摩擦，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故B错误，不符合题意；

C.计算重力势能错误地将g的数值取做10m/s2，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故C错误，不符合题意；

D.挂物块C时不慎使B具有向上的初速度，使得BC下落的高度比静止时下落的高度更高，则A通过光电门的速度更大，故会导致系统重力势能减小量小于系统动能增加量，故D正确，符合题意。