某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒.物块B装有一宽度很小的挡光片,测得挡光片宽度为d,A和B(含挡光片)的质量分别为m1和m2.系统由静止释放,当挡光片通

◎ 题目

某同学设计图甲所示实验验证物块A、B组成的系统机械能守恒.物块B装有一宽度很小的挡光片,测得挡光片宽度为d,A和B(含挡光片)的质量分别为m1和m2.系统由静止释放,当挡光片通过光电门(固定光电门的装置未画出)时,可通过计算机系统记录挡光时间△t.改变挡光片到光电门的距离h,重复实验,采集多组数据(A未碰到滑轮).

魔方格

(1)若某次记录的挡光时间为△t1则挡光片到达光电门处时B的速度大小为______.
(2)该同学设想:若根据采集到的数据能得到图乙所示的直线,就能说明物块A、B组成的系统机械能守恒,按照这个设想,图线的纵坐标可以是______(选填“△t”、“△t2”、“
1
△t
”或“
1
t2
”),若得到该图线的斜率为k,则可计算重力加速度的大小为______(用k、d、m1和m2表示)
(3)在实际运动过程中系统动能的增加量△EK小于系统势能的减少量△Ep,指出产生这个系统误差除空气阻力外的两个原因:______;______.

◎ 答案

(1)B经过光电门时的瞬时速度可近似认为是B经过光电门的平均速度
挡光片到达光电门处时B的速度大小为v=
d
△t

(2)m1、m2组成的系统为研究对象,
动能的增加量△Ek=
1
2
(m1+m2)v2=
1
2
(m1+m2(
d
△t
)
2

重力势能的减小量△Ep=(m2-m1)gh
因此只要比较二者是否相等,即可验证系统机械能是否守恒.
1
2
(m1+m2(
d
△t
)
2
=(m2-m1)gh
所以按照这个设想,图线的纵坐标可以是
1
t2
,即
1
t2
=
2(m2-m1)g
(m1+m2)d2
h
k=
2(m2-m1)g
(m1+m2)d2

所以重力加速度的大小g为
kd2(m2+m1)
2(m2
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