Question

【题目】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是英国牧师、数学家、物理学家乔治阿特伍德（G．Atwood，1746-1807）制作的力学实验装置。阿特伍德机的基本结构是在跨过定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量相等的物块A和B，当在一物块B上附加另一小物块C时，B、C拖动A从静止开始做匀加速运动，经过一段时间后设法使附加物块C脱离B，随后A、B做匀速运动。已知物块A、B质量均为M，C的质量为m。实验中，测得B和C从静止开始向下加速运动的距离为h时，C脱离B，此后A、B做匀速运动，测得A和B匀速运动的速度为v。不计绳的伸长、绳和滑轮的质量、摩擦阻力和空气阻力。

(1)阿特伍德机的动力学研究：

a. 根据测得的h和v，求A、B和C一起加速运动时的加速度大小；

b. 根据牛顿第二定律，用题中条件M、m和重力加速度g推导出A、B和C一起加速运动时的加速度大小。

(2)阿特伍德机的能量研究：

a. 根据测得的h和v，求加速过程中绳子拉力对A做的功；

b. 根据动能定理，推导出v与h的关系。

Answer 1

【答案】(1) , (2) ,

【解析】(1)a．根据运动学知识可知， ；

b．根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为： ；

(2)a．A向上运动h时具有的动能，根据功能关系可知， ；

b．对系统应用动能定理有： ，解得。