Question

【題目】如圖甲所示，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（且mA＞mB），現讓A、B由靜止釋放，全過程A、B不會接觸地面．（忽略滑輪質量，已知重力加速度為g．）

（1）實驗研究的對象是________（選填“A”、“B”或“AB”）．

（2）實驗中除了已知重力加速度g，以下不需要測量的物理量是________．（填序號）

A．物體A和B的質量mA、mB

B．遮光片的寬度d

C．光電門1、2間的距離h

D．細繩的總長L

E．遮光片通過光電門1、2的時間分別為t1、t2

（3）遮光片通過光電門1、2過程中A與B重力勢能變化的表達式為________．動能變化的表達式為________，若實驗滿足表達式________，則可驗證機械能守恒．（利用上題中需要測量的物理量所對應的字母符號填空）

（4）實驗進行過程中，有同學對裝置改進，如圖乙所示，在A的下面掛上質量為m的鉤碼C，讓mA＝mB＝m，遮光片通過光電門1、2的速度分別用v1、v2表示，光電門1、2的距離用h表示，若機械能守恒，則有＝________．

Answer 1

【答案】 （1）AB （2）D （3）（mA－mB）gh （4）

【解析】（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．需要測量A、B兩物塊的質量mA和mB，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．但是無需測量細繩的總長L，故ABCE都需要測量，D不需測量，故選D．
（3）A下降h的同時，B上升h，它們的重力勢能的變化：△EP=（mA-mB）gh；
A與B動能的變化：，
若（mA-mB）gh=，系統機械能守恒．

（4）根據上述結論，若mA＝mB＝m，則，解得