Question

【題目】“阿特伍德機(jī)”是物理學(xué)家喬治阿特伍德在1784年研制的一種驗證運(yùn)動定律的機(jī)械。其基本結(jié)構(gòu)為在跨過定滑輪的輕繩兩端系著質(zhì)量均為M的物塊A和B，質(zhì)量為m的金屬片C放置在物塊B上（不粘連）。鐵架臺上固定一圓環(huán)，圓環(huán)在物塊B的正下方。系統(tǒng)靜止時，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h1。

（1）由靜止釋放物塊A、B，當(dāng)物塊B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，此后，物塊B繼續(xù)下落。如果忽略一切阻力，物塊B穿過圓環(huán)后做______直線運(yùn)動（選填“勻速”、“勻減速”或“勻加速”）。

（2）如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，物塊A、B和金屬片C組成的系統(tǒng)，在下落h1高度的過程中，金屬片C減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能，即可驗證該系統(tǒng)機(jī)械能守恒。測得物塊B穿過圓環(huán)后下落h2高度所用時間為t，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?/span>g。則該系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為______。

（3）改變靜止釋放物塊A、B的初始位置，重復(fù)試驗，記錄各次的高度差h1，以及物塊B穿過圓環(huán)后下落相同高度h2所用的時間t，以h1為縱軸，以______為橫軸（選填“”、“t2”或“”），若作出的圖線為一條過原點的直線，則說明了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

Answer 1

【答案】勻速 mgh1=

【解析】

（1）因AB質(zhì)量相同，則物塊B穿過圓環(huán)后做勻速直線運(yùn)動。

（2）由題意可知，系統(tǒng)ABC減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的增加的動能，即為：mgh+Mgh-Mgh=（2M+m）v2，

即為：mgh1=（2M+m）v2，又v=

得：mgh1=（2M+m）()2

（3）將mgh1=（2M+m）v2，變形后，則有：

因此以為橫軸；由上式可知，作出的圖線是一條過原點的直線，直線的斜率k=。