◎ 题目

如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（G?Atwood1746-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律． 某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示． （1）实验时，该同学进行了如下步骤： ①将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出______（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h． ②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t． ③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证守恒定律． （2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为______（已知重力加速度为g）． （3）引起该实验系统误差的原因有______（写一条即可）． （4）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？ 请你帮该同学解决， ①写出a与m之间的关系式：______（还要用到M和g） ②a的值会趋于______．

◎ 答案

（1、2）需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：v= d △t ， 则系统重力势能的减小量△Ep=mgh，系统动能的增加量为：△Ek= 1 2 (2M+m)v2= 1 2 (2M+m)( d △t )2， 若系统机械能守恒，则有：mgh= 1 2 (2M+m)( d △t )2． （3）系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等． （4）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a= mg M+m = g M m +1 ，当m不断增大，则a趋向于g． 故答案为：（1）①挡光片的中心；（2）mgh= 1 2 (2M+m)( d △t )2；（3）绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等；（4）①a= mg 2M+m ；②重力加速度g．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（G?Atwood1746-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后…”主要考查了你对  【实验：验证机械能守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。