Question

【題目】如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數學家和物理學家阿特伍德創制的一種著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規律某同學對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律和動量守恒定律，如圖乙所示己知當地的重力加速度為

該同學用游標卡尺測量遮光片的寬度如圖丙所示，則 ______ mm；然后將質量均為的含擋光片和掛鉤、B的含掛鉤的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置于桌面上處于靜止狀態，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離h．

驗證機械能守恒定律實驗時，該同學在B的下端掛上質量也為m的物塊含掛鉤，讓系統重物A、B以及物塊中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為如果系統重物A、B以及物塊的機械能守恒，應滿足的關系式為______ ，引起該實驗系統誤差的主要原因有______ 寫一條即可．

為了驗證動量守恒定律，該同學讓A在桌面上處于靜止狀態，將B從靜止位置豎直上升s后由自由下落，直到光電門記錄下擋光片擋光的時間為未接觸桌面，則驗證繩繃緊過程中系統沿繩方向動量守恒定律的表達式為______ ；如果該同學忘記將B下方的C取下，完成測量后，驗證動量守恒定律的表達式為______ ．

Answer 1

【答案】5.00繩子有一定的質量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等

【解析】

（1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．

（2）根據系統機械能守恒，得出系統重力勢能的減小量和系統動能的增加量，根據極短時間內的平均速度表示瞬時速度求出系統末動能．

（3）根據B下落的高度利用機械能守恒可求得繩子張緊瞬間的速度，再求出下落經過光電門的速度，從而明確張緊后的共同速度，則即可明確作用前后的動量，從而驗證動量守恒．

（1）游標卡尺的讀數d=5mm+0.05×0mm=5.00mm；

（2）系統動能的增加量．系統重力勢能的減小量為mgh，應滿足的關系式為，即．

引起實驗系統誤差的主要原因有：繩子有一定的質量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等；

（3）根據機械能守恒定律可知，解得；則可知，作用前的動量；
此后AB一起做勻速運動，運動速度，故作用后的動量，
故只要驗證即可證明動量守恒；
若沒有摘去C，則三個物體速度相同后做加速運動，則根據機械能守恒定律可知；，解得；

則作用后的動量，故應驗證的表達式為．