Question

如圖所示，一端帶有滑輪的粗糙長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門，中心間的距離為L。質(zhì)量為M的滑塊A上固定一寬度為d的遮光條，在質(zhì)量為m的重物B牽引下從木板的頂端由靜止滑下，光電門1、2記錄遮光時間分別為Δt1和Δt2。

（1）（6分）用此裝置驗證牛頓第二定律，且認(rèn)為A受到外力的合力等于B的重力，除平衡摩擦力外，還必須滿足       ；實驗測得的加速度為        （用上述字母表示）；

（2）（6分）如果已經(jīng)平衡了摩擦力，    （填“能”或“不能”）用此裝置驗證A、B組成 的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，理由是                      。

Answer 1

【知識點】驗證機(jī)械能守恒定律．E3

【答案解析】 （1），   （2）不能 （3分） 摩擦力做功，沒有滿足只有重力做功，故機(jī)械能不守恒  （3分） 解析： ：（1）根據(jù)牛頓第二定律，對整體有：a=，則繩子的拉力F=Ma=，當(dāng)M＞＞m，重物的總重力等于繩子的拉力，等于滑塊的合力．滑塊通過光電門1的瞬時速度v1＝，通過光電門2的瞬時速度v2＝，根據(jù)v22−v12＝2aL，解得a=（2）若考慮到d不是遠(yuǎn)小于L，兩個中間時刻的實際距離大于L，而測量值為L，所以加速度的測量值比真實值大．
（3）已經(jīng)平衡了摩擦力，對A、B組成的系統(tǒng)，該裝置不能驗證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，因為摩擦力做功，沒有滿足只有重力做功，故機(jī)械能不守恒．

【思路點撥】為了認(rèn)為A所受的外力合力等于B的重力，首先需要平衡摩擦力，其次是重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門1、2的瞬時速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度．系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功，根據(jù)條件進(jìn)行判斷．解決本題的關(guān)鍵知道驗證牛頓第二定律實驗中的兩個認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于滑塊的合力，（前提需平衡摩擦力），2、認(rèn)為重物的拉力等于繩子的拉力，（前提是重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量）．以及知道系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件，知道該實驗中系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，因為有阻力做功．