Question

【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（GAtwood 1746﹣1807）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）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，a随m增大会趋于一个什么值？a的值会趋于_____．

Answer 1

【答案】挡光片中心 g

【解析】

(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：

则系统重力势能的减小量△Ep=mgh，

系统动能的增加量为：

若系统机械能守恒，则有：

；

(3) 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：

，当m不断增大，则a趋向于g。