Question

用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验时接通电源，质量为m₂的重物从高处由静止释放，质量为m₁的重物拖着纸带打出一系列的点，图乙是实验中打出的一条纸带，A是打下的第1个点，量出计数点E、F、G到4点距离分别为d₁、d₂、d₃，每相邻两计数点的计时间隔为T，当地重力加速度为g。（以下所求物理量均用已知符号表达）

（1）在打点A~F的过程中，系统动能的增加量△E_k=         ，系统重力势能的减少量△E_p=         ，比较△E_k、△E_p大小即可验证机械能守恒定律。

（2）某同学根据纸带算出各计数点速度，并作出图象如图丙所示，若图线的斜率k=         ，即可验证机械能守恒定律。

Answer

（1）； （m2－m1）gd2（2）

【解析】

试题分析：（1）由于每相邻两计数点的计时间隔为T，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点F的瞬时速度：．

在A～F过程中系统动能的增量△EK=（m1+m2）vF2=．

系统重力势能的减小量为△EP=（m2-m1）gd2．

（2）本题中根据机械能守恒可知，（m2-m1）gd=（m1+m2）v2，

即有：v2=gd，所以v2-d图象中图象的斜率表示重力加速度，那么斜率k=

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】本题验证系统机械能守恒，关键得出系统动能的增加量和系统重力势能的减小量，要掌握求瞬时速度的方法。