Question

（10分）如图甲所示，跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B，A下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为m的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方。系统静止时C、D间的高度差为h。先接通电磁打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止。

①整个运动过程中纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz。由此可计算出C被阻挡前B的加速度大小a=____m/s；B刚穿过D时的速度大小v=_____m/s²（结果保留两位有效数字）。

②若用该装置验证机械能守恒定律，则需验证等式_____是否成立。还可运用图象法加以验证：改变物块B的释放位置，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差h，并求出B刚穿过D时的速度v，作出v²–h图线如图丙所示，根据图线得出重力加速度的表达式g=_____，代入数据再与当地的重力加速度大小比较，判断系统机械能是否守恒（均用题中物理量的字母表示）。

③在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的一个办法：_____。

Answer

①4.8；2.6 ②；③如：适当增大C、D间的高度差；适当增加金属片C的质量；保证打点计时器的限位孔在同一竖直线上…

【解析】

试题分析：①：根据△x=aT2，运用逐差法得，

B刚穿过D时的速度大小．

②系统重力势能的减小量△Ep=mgh，系统动能的增加量△Ek＝(2M+m)v2，则需验证mgh＝(2M+m)v2．

根据系统机械能守恒得，mgh＝(2M+m)v2．解得．

③减小误差的方法：适当增加C、D间的高度差；适当增加金属片C的质量；保证打点计时器的限位孔在同一竖直线上．

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】此题是研究匀变速直线运动的规律以及验证机械能守恒定律的实验；解决本题的关键掌握实验的原理，即验证系统重力势能的减小量与系统动能的增加量是否相等；掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解加速度。