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14.如圖所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θ角,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,這時鐵片將作平拋運動而飛離擺錘,用刻度尺量出鐵片的水平位移為s,下落高度為H.
(1)驗證擺錘在運動中機械能守恒,必須求出擺錘初始位置離最低點的高度,其高度應為L(1-cosθ),同時還應求出擺錘在最低點時的速度,其速度應為Sg2H
(2)實驗中測量的物理量寫出證明擺錘在運動中機械能守恒的關系式為L(1-cosθ)=S24H

分析 (1)鐵片飛出的速度大小即為重錘擺到最低點的速度大小,鐵片做平拋運動,根據平拋運動的特點可正確求出鐵片平拋出去的水平速度大��;
(2)重錘下落過程中機械能守恒,由mgh=12mv2可以求出其機械能守恒的表達式.

解答 解:(1)根據幾何關系可知,擺錘初始位置離最低點的高度為:h=L(1-cosθ),
根據鐵片做平拋運動有:
s=v0t…①
H=12gt2…②
聯立①②可解得:
v0=Sg2H
(2)重錘下落過程中機械能守恒,由mgh=12mv2得:
mgL(1-cosθ)=12mS2g2H
整理得:L(1-cosθ)=S24H
故答案為:(1)L(1-cosθ);Sg2H;(2)L(1-cosθ)=S24H

點評 本題比較簡單,考查了平拋運動的基本規(guī)律和機械能守恒的基本知識,對于基礎知識要加強理解和應用,注意理解機械能守恒定律的條件.

練習冊系列答案
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