Question

【題目】如甲圖所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數學家和物理學家阿特伍德（GAtwood1746-1807）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，如圖乙所示．實驗時，該同學進行了如下步驟：

①將質量均為M（A的含擋光片、B的含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止狀態，測量出A上擋光片中心到光電門中心的豎直距離h．

②在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△t．

③測出擋光片的寬度d，計算物塊速度v

④利用實驗數據驗證機械能守恒定律．

（1）步驟③中，計算物塊速度v=______（用實驗中字母表示），利用這種方法測量的速度總是比擋光片中心通過光電門中心的實際速度_________（選填“大”或“小”）。為使 v的測量值更加接近真實值，減小測量系統誤差,可采用的最合理的方法是（__________）

A.減小擋光片寬度d

B.增大擋光片中心到光電門中心的豎直距離h

C.將光電門記錄擋光時間△t的精度設置得更高

D.將實驗裝置更換為紙帶和打點計時器

（2）步驟④中，如果系統（重物A、B以及物塊C）的機械能守恒，應滿足的關系為______（已知重力加速度g，用實驗中字母表示）

（3）某次實驗分析數據發現，系統重力勢能減小量小于系統動能增加量，造成這個結果的原因可能是（________）

A.繩子、滑輪并非輕質而有一定質量

B.滑輪與繩子之間產生滑動摩擦

C.計算重力勢能錯誤地將g的數值取做10m/s2

D.掛物塊C時不慎使B具有向上的初 速度

Answer 1

【答案】 小 A mgh= D

【解析】

（1）[1]根據步驟③中，則可得系統的末速度為：

[2][3]物體下落過程的速度是越來越大，而用這種方法測出來的速度是平均速度，所以比實際速度要小；所以為讓平均速度越接近瞬時速度，即通過光電門的時間要短，所以可采用的最合理的方法是減小擋光片寬度d，故選A；

（2）[4]系統重力勢能的減小量，系統動能的增加量為：

若系統機械能守恒，則有：

mgh=

（3）[5]A.繩子、滑輪并非輕質而有一定質量，不會導致系統重力勢能減小量小于系統動能增加量，故A錯誤，不符合題意；

B.輪與繩子之間產生滑動摩擦，會導致系統重力勢能減小量大于系統動能增加量，故B錯誤，不符合題意；

C.計算重力勢能錯誤地將g的數值取做10m/s2，會導致系統重力勢能減小量大于系統動能增加量，故C錯誤，不符合題意；

D.掛物塊C時不慎使B具有向上的初速度，使得BC下落的高度比靜止時下落的高度更高，則A通過光電門的速度更大，故會導致系統重力勢能減小量小于系統動能增加量，故D正確，符合題意。