Question

15．如图所示，利用定滑轮系统，也可以验证机械能守恒定律
（1）若实验室提供的测量工具已有天平和秒表，则至少还应该有刻度尺，若已测出甲物体的质量为M，乙物体的质量为m（M＞m），则还需要测出物体甲下落的距离h（或物块乙上升的距离h）以及落h时甲乙的速度
（2）只要等式（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$（用测量的物理量表示）在误差范围内成立，就算是验证了机械能守恒定律（当地重力加速度为g）

Answer 1

分析 （1）这个实验的原理是要验证M、m的增加的动能和M、m减少重力势能是不是相等，所以我们要测量的物理量有：物体的质量M、m，物块甲下落的距离h（或物块乙上升的距离h），以及下落h时的速度，需要的工具是刻度尺；
（2）写出甲与乙重力势能变化的表达式与它们动能变化的表达式，需要验证的是两者相等．

解答 解：（1）这个实验的原理是要验证M、m的增加的动能和M、m减少重力势能是不是相等，所以我们要测量的物理量有：物块的质量M、m，物体甲下落的距离h（或物块乙上升的距离h），以及下落h时甲乙的速度v，需要的工具是刻度尺；
（2）甲下降h的同时，乙上升h，它们的重力势能的变化：△E_P=（M-m）gh；
甲与乙动能的变化：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$
只要（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$，则在误差范围内成立，就算是验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）刻度尺；物体甲下落的距离h（或物块乙上升的距离h）；落h时甲乙的速度v；（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$

点评 该题需要验证甲与乙的机械能守恒，所以要选择甲乙组成的系统为研究的对象，需要验证的是系统重力势能的改变量大小与系统动能的改变量大小相同．