Question

【題目】如圖甲所示跨過定滑輪的細線兩端系著質量均為M的物塊A、B，A下端與通過打點計時器的紙帶相連，B上放置質量為m的金屬片C，在B的正下方定距離處有固定的金屬圓環D.先接通電磁打點計時器，再由靜止釋放B，系統開始運動，當B穿過圓環D時C被D阻擋而停止。

（1）選取紙帶上的一段來研究，其中O點是釋放瞬間打下的點，運動過程中紙帶上計數點的間距如圖所示，其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出，已知打點計時器的工作頻率為f=50Hz。若測得S1=4.20cm，S2=16.8cm，S3=37.8cm，S4=67.2cm，S5=100.8cm，S6=134.4cm.用該裝置驗證機械能守恒定律，則最好利用點_______到點________之間的紙帶來研究。

（2）請計算出C被阻擋前B的加速度大小=________m/s2，B剛穿過D時的速度大小_________m/s，(結果保留兩位有效數字)

（3）)在第（1）問研究的一段紙帶中，求得動能增加量=________(用已知質量及第(2)問所得速度寫出表達式)，重力勢能減小量=_________(用測得物理量及當地重力加速度g寫出表達式)。

Answer 1

【答案】0 4 8.4m/s2 3.4m/s

【解析】

（1）[1][2]因驗證機械能守恒定律，則物體需做自由落體運動，則連續相同時間的位移差相等，可知點0-4段為自由落體階段；

（2）[3]由題可知，0-4計數點的四段位移分別為：4.2cm、12.6cm、21.0cm、29.4cm，由

解得

[4]由題當B穿過圓環D時C被D阻擋而停止，以后B做勻速運動，則有

因保留兩位有效數字，故

（3）[5]由題可知，當速度為時，動能增加量為

此時下落高度為 ，則重力勢能減小量為