Question

20．用如圖所示裝置可驗證機械能守恒定律，輕繩兩端系著質量相等的物體A、B，物體B上放一金屬片C，鐵架臺上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)處在物體B的正下方．系統(tǒng)靜止時，金屬片C與圓環(huán)間的高度為h，由此釋放，系統(tǒng)開始運動．當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光電門固定在鐵架臺P₁、P₂處，通過電子計時器可測出物體B通過P₁、P₂這段距離的時間．
（1）若測得P₁、P₂之間的距離為d，物體B通過這段距離的時間為t，則物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v=$\fracedwummg{t}$．
（2）若物體A、B的質量均用M表示，金屬片C的質量用m表示，重力加速度為g，該實驗中驗證了等式mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）v²成立，即可驗證機械能守恒定律．
（3）本實驗中的測量儀器除刻度尺、光電門、電子計時器外，還需要天平．

Answer 1

分析 （1）根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出物體B剛穿過圓環(huán)后的速度．
（2、3）根據系統(tǒng)重力勢能的減小量等于系統(tǒng)動能的增加量得出驗證的表達式，從而確定還需要的實驗器材．

解答 解：（1）根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度知，物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v=$\fracbkivooc{t}$．
（2）系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgh，系統(tǒng)動能的增加量為$\frac{1}{2}$（2M+m）v²，實驗中驗證了等式mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）v²，即可驗證機械能守恒定律．
（3）實驗中運用刻度尺測量下降的高度，通過光電門測量瞬時速度，還需要通過天平質量A、B、C的質量，故還需要天平．
故答案為：（1）$\fracox6elcw{t}$，（2）mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）v²，（3）天平．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理，注意本實驗研究的對象是系統(tǒng)，知道極短時間內的平均速度等于瞬時速度，基礎題．