(2017福建霞浦一中期中)如图*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创制的一种著名力学实...
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(2017福建霞浦一中期中)如图*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*机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下*作:
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(重物A、B以及物块C)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*机械能守恒定律.
(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*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 重力加速度g .
【回答】
【名师解析】(1)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。
(2),系统的末速度为:v=,
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:mgh=(2M+m)()2.
(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:a==,当m不断增大,则a趋向于g.
【参考*】:(1)①挡光片中心 (2)mgh=(2M+m)()2
(3)①a= ②重力加速度g
知识点:机械能守恒定律
题型:实验,探究题
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