Question

【題目】如圖甲所示的裝置叫做“阿特伍德機”，是早期英國數學家和物理學家阿特伍德創制的一種著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規律。某同學對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律和動量守恒定律，如圖乙所示。已知當地重力加速度為g。

（1）實驗時，該同學用游標卡尺測量擋光片的寬度d如圖丙所示，則d=_______cm；然后將質量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止狀態。測量出______________(選填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h。

（2）驗證機械能守恒定律時，該同學在重物B的下端掛上質量為m的物塊C，讓系統(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為t1。如果系統(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應滿足的關系式為______________。

（3）為了驗證動量守恒定律，該同學讓A在桌面上處于靜止狀態，將B從靜止位置豎直抬高H后靜止釋放，直到光電門記錄下擋光片擋光的時間為t2(重物B未接觸桌面)，則驗證繩繃緊過程中系統沿繩方向動量守恒定律的表達式為_____________。

Answer 1

【答案】0.420 擋光片中心

【解析】

（1）游標卡尺的主尺讀數0.4cm；游標尺讀數：10×0.02mm=0.20mm；則讀數為：0.4cm+0.20mm=0.420cm。測量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離h。
（2）重物A經過光電門時的速度 ；系統動能的增加量 ．系統重力勢能的減小量為mgh，應滿足的關系式為：
（3）重物A經過光電門時的速度 ；根據機械能守恒定律可知，，解得：；則可知作用前的動量；此后AB一起做勻速運動，運動速度，故作用后的動量，故只要驗證 即可證明動量守恒；