Question

15．如圖所示，是驗證機械能守恒定律的實驗裝置．物體A和B系在輕質細繩兩端跨過光滑定滑輪，讓A、B由靜止釋放．已知重力加速度為g．
（1）實驗研究的對象是AB（選填“A”或“B”或“AB”）．
（2）實驗中除了已知重力加速度g，還需測量的物理量是BCD．
A．物體A和B的質量          B．遮光片的寬度d
C．光電門1、2間的距離h      D．遮光片通過光電門1、2的時間t₁、t₂
（3）若實驗滿足表達式（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracy8npst4{{t}_{2}}$）²-（$\fracyfhzcnq{{t}_{1}}$）²），則可驗證機械能守恒定律[用已知和（2）中測出物理量的符號表示]．

Answer 1

分析 （1、2）這個實驗的原理是要驗證m_A、m_B的增加的動能和m_A、m_B減少重力勢能是不是相等，所以我們要測量的物理量有：物塊的質量m_A、m_B； 物塊A下落的距離h（或物塊B上升的距離h），及遮光片的寬度d、，光電門1、2間的距離h，與遮光片通過光電門1、2的時間t₁、t₂．
（3）寫出A與B重力勢能變化的表達式與它們動能變化的表達式，需要驗證的是兩者相等．

解答 解：（1、2）通過連接在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連接在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的．不需要測量A、B兩物塊的質量m_A和m_B，但需要知道兩光電門之間的距離h，遮光片的寬度d，及遮光片通過光電門1、2的時間t₁、t₂．
（3）A下降h的同時，B上升h，它們的重力勢能的變化：△E_P=（m_A-m_B）gh；
A與B動能的變化：△E_k=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\frackhjbczw{{t}_{2}}$）²-（$\fracz9djobu{{t}_{1}}$）²）
需要驗證的是：（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracns00h18{{t}_{2}}$）²-（$\fracvbnpjwq{{t}_{1}}$）²）
故答案為：（1）AB；  （2）BCD； （3）（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracwsdozs9{{t}_{2}}$）²-（$\frac1zakmpj{{t}_{1}}$）²），定律．

點評 此題為一驗證性實驗題．要求根據物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運用實驗方法判斷系統(tǒng)重力勢能的變化量是否與動能的變化量相同是解題的關鍵．