Question

【題目】某同學利用如圖所示的裝置來驗證由小車與鉤碼組成的系統機械能守恒

(1)現提供如下器材：

A．小車　B．鉤碼　C．一端帶滑輪的長木板　D．細繩　E．電火花打點計時器　F．紙帶　G．毫米刻度尺　H．游標卡尺　I．低壓交流電源　J．220 V交流電源

實驗中不需要的器材是________(填寫器材前的字母)，還需要的器材是________。

(2)為盡可能消除摩擦力對本實驗的影響，使驗證結果盡可能準確，則小車質量M和鉤碼質量m的關系應該滿足________。

(3)小明和小軍同學在做該實驗時，小明認為只要采用平衡摩擦力的方法將摩擦力平衡掉就可以了，無須滿足(2)問中小車質量M和鉤碼質量m的關系，而小軍卻否認小明的看法，你認為小明的看法是否正確并說明理由。___________________________________________

(4)兩位同學統一觀點后完成實驗，得到一條紙帶，去掉前面比較密集的點，選擇點跡清晰且便于測量的連續7個點(標號為0～6)，測出相關距離如圖所示，要驗證在第2點與第5點時系統的機械能相等，則應滿足關系式________________________________(設小車質量M，鉤碼質量m，打點周期為T)。

Answer 1

【答案】(1) H、I， 天平； (2) M m； (3)小明的看法不正確，因為平衡摩擦力后，摩擦力還做負功，系統機械能不守恒。 (4)mg(d5－d2)＝(M＋m) －(M＋m)·

【解析】

(1)實驗不需要游標卡尺，距離由刻度尺測量；電火花計時器直接使用220V，不需要低壓交流電源，不需要的器材是H，I；還需要天平測量小車的質量；

(2)為盡可能消除摩擦力對本實驗的影響，使驗證結果盡可能準確，則小車質量M和鉤碼質量m的關系應該滿足M<<m，這樣能使摩擦力做的功相對少些，以減小機械能的損失；

(3)小明的看法不正確，因為平衡摩擦力后，摩擦力還做負功，系統機械能不守恒；

(4)利用勻變速直線運動的推論：

v2=，

v5=

第2點與第5點時系統的動能增加-，第2點與第5點時系統的重力勢能減小量：mg(d5d2)

應滿足關系式mg(d5d2)= -