Question

【題目】如圖所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實驗裝置,用來研究勻變速直線運動的規(guī)律.某同學(xué)對該裝置加以改進(jìn)后用來驗證機械能守恒定律，如圖所示.

(1)實驗時，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：

①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài).測量出：

_____________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h.

②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為t.

③測出擋光片的寬度d，計算有關(guān)物理量，驗證機械能守恒定律.

(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為：____________(已知重力加速度為g).

(3)引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有：____________________________________(寫一條即可).

(4)驗證實驗結(jié)束后，該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會趨于一個什么值?請你幫該同學(xué)解決：

①寫出a與m之間的關(guān)系式：____________(還要用到M和g)

②a的值會趨于______.

Answer 1

【答案】（1）擋光片中心；（2）；（3）繩子有質(zhì)量；滑輪與繩子有摩擦；重物運動受到阻力作用（回答一個即可）；（4）①；②重力加速度g

【解析】

試題（1）（2）驗證機械能守恒定律的原理是系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量。即需要測量系統(tǒng)重力勢能的變化量，則應(yīng)該測量出擋光片中心到光電門中心的距離，則系統(tǒng)重力勢能的減小量，系統(tǒng)的末速度為：，系統(tǒng)動能的增加量為：若系統(tǒng)機械能守恒，則有：，

故需要測出擋光片中心到光電門中心的距離，關(guān)系式為：。

（3）系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，引起實驗誤差的原因可能有：繩子有質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等．

（4）根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)所受的合力為mg，由牛頓第二定律：

則系統(tǒng)加速度為：，當(dāng)m不斷增大，則a趨向于g．