Question

【題目】圖示裝置可用來驗證機械能守恒定律。擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時由靜止開始釋放擺錘，當其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動。

（1）為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度。若測得擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s和豎直下落高度h，則根據測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v=_________。

（2）根據巳知的和測得的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關系式s2為_______。

（3）改變繩偏離豎直方向的角θ的大小，測出對應擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s，若以s2為縱軸，則應以_______（填“θ”“cosθ”或“sinθ”）為橫軸，通過描點作出的圖線是一條直線，該直線的斜率k0=____________（用已知的和測得的物理量表示）。

Answer 1

【答案】（1）； （2）4hL（1﹣cosθ）；（3）cosθ；﹣4hL．

【解析】

（1）鐵片飛出后做平拋運動，則水平方向有：，豎直方向有：，聯立兩式得到：；

（2）擺錘在運動過程中，減少的重力勢能為：，增加的動能為：，聯立得到：；

（3）據一次函數關系，應該以為橫坐標，圖線斜率等于自變量前的常數，即。