Question

【題目】圖示裝置可用來驗證機械能守恒定律。擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時由靜止開始釋放擺錘，當其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動。

（1）為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度。若測得擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s和豎直下落高度h，則根據測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v= 。

（2）根據巳知的和測得的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關系式s2為 。

（3）改變繩偏離豎直方向的角θ的大小，測出對應擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s，若以s2為縱軸，則應以_______（填“θ”“cosθ”或“sinθ”）為橫軸，通過描點作出的圖線是一條直線，該直線的斜率k0=____________（用已知的和測得的物理量表示）。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】試題分析：（1）根據鐵片做平拋運動有：s=v0t ①

h＝gt2②

聯立①②可解得：v0=

（2）重錘下落過程中機械能守恒，由mgh＝mv2得：則s2=4hL（1-cosθ）

（3）s2=4hL（1-cosθ），若以s2為縱軸，則應以cosθ為橫軸，通過描點作出的圖線是一條直線，該直線的斜率，則s2=-4hLcosθ+4hL，所以該直線的斜率k0=-4hL