Question

【題目】某實驗小組利用如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律。A為裝有擋光片的鉤碼，總質量為M，用螺旋測微器測出擋光片的擋光寬度為b，輕繩一端與A相連，另一端跨過光滑輕質定滑輪與質量為m(m<M)的重物B相連。他的做法是：先用力拉住B，保持A、B靜止，測出A的擋光片下端到光電門的距離h；然后由靜止釋放B，A下落過程中經過光電門，光電門可測出擋光片的擋光時間t，算出擋光片經過光電門的平均速度，將其視為A下落h(h>>b)時的速度，重力加速度為g。

(1)螺旋測微器的讀數如圖乙所示，則擋光寬度為b=__________mm.

(2)在A從靜止開始下落h的過程中，驗證以A、B、地球所組成的系統機械能守恒的表達式為____________ (用題目所給物理量的符號表示)。

(3)由于光電門所測的平均速度與物體A下落h時的瞬時速度間存在一個差值，因而系統減少的重力勢能________系統增加的動能(選填“大于”或“小于”) 。

Answer 1

【答案】 （1）6.860（6.859～6.861） （2） （3）小于

【解析】（1）擋光寬度為b=6.5mm+0.01mm×36.0=6.860mm.

（2）系統重力勢能的減小量為：△Ep=（M-m）gh，
物塊經過光電門的瞬時速度為：v＝，
則系統動能的增加量為：△Ek＝ (M+m)v2= (M+m)( )2．
則機械能守恒的表達式為：(Mm)gh＝ (M+m)( )2

（3）光電門測出的平均速度是擋光片通過光電門過程中中間時刻的瞬時速度，此速度大于遮光片下降h時的瞬時速度，則系統減少的重力勢能小于系統增加的動能．