Question

图示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A拴在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。

（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h，则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=         。

（2）根据巳知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s²为       。

（3）改变绳偏离竖直方向的角θ的大小，测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s，若以s²为纵轴，则应以_______（填“θ”“cosθ”或“sinθ”）为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率k₀=____________（用已知的和测得的物理量表示）。

Answer

（1）（2）（3）

【解析】试题分析：（1）根据铁片做平抛运动有：s=v0t ①

h＝gt2②

联立①②可解得：v0=

（2）重锤下落过程中机械能守恒，由mgh＝mv2得：则s2=4hL（1-cosθ）

（3）s2=4hL（1-cosθ），若以s2为纵轴，则应以cosθ为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率，则s2=-4hLcosθ+4hL，所以该直线的斜率k0=-4hL

【考点】验证机械能守恒定律

【名师点睛】题比较简单，考查了平抛运动的基本规律和机械能守恒的基本知识，对于基础知识要加强理解和应用，此题意在考查学生处理实验的基本能力。