Question

15．如圖所示，是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．物體A和B系在輕質(zhì)細(xì)繩兩端跨過(guò)光滑定滑輪，讓A、B由靜止釋放．已知重力加速度為g．
（1）實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象是AB（選填“A”或“B”或“AB”）．
（2）實(shí)驗(yàn)中除了已知重力加速度g，還需測(cè)量的物理量是BCD．
A．物體A和B的質(zhì)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(guò)光電門1、2的時(shí)間t₁、t₂
（3）若實(shí)驗(yàn)滿足表達(dá)式（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracqmzfsum{{t}_{2}}$）²-（$\fracczl47cf{{t}_{1}}$）²），則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律[用已知和（2）中測(cè)出物理量的符號(hào)表示]．

Answer 1

分析 （1、2）這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理是要驗(yàn)證m_A、m_B的增加的動(dòng)能和m_A、m_B減少重力勢(shì)能是不是相等，所以我們要測(cè)量的物理量有：物塊的質(zhì)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(guò)光電門1、2的時(shí)間t₁、t₂．
（3）寫出A與B重力勢(shì)能變化的表達(dá)式與它們動(dòng)能變化的表達(dá)式，需要驗(yàn)證的是兩者相等．

解答 解：（1、2）通過(guò)連接在一起的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢(shì)能變化與動(dòng)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(cè)量A、B兩物塊的質(zhì)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(guò)光電門1、2的時(shí)間t₁、t₂．
（3）A下降h的同時(shí)，B上升h，它們的重力勢(shì)能的變化：△E_P=（m_A-m_B）gh；
A與B動(dòng)能的變化：△E_k=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracly6evx5{{t}_{2}}$）²-（$\fracuxoqsea{{t}_{1}}$）²）
需要驗(yàn)證的是：（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\frac6vh7ozb{{t}_{2}}$）²-（$\fraca8sogtk{{t}_{1}}$）²）
故答案為：（1）AB；  （2）BCD； （3）（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）（（$\fracm61tfh6{{t}_{2}}$）²-（$\fracwj6u1me{{t}_{1}}$）²），定律．

點(diǎn)評(píng) 此題為一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題．要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測(cè)定的物理量，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法判斷系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化量是否與動(dòng)能的變化量相同是解題的關(guān)鍵．