Question

【題目】如圖甲所示的裝置是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，某同學(xué)對該裝置加以改進(jìn)后用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：

第一步：將質(zhì)量均為的含擋光片、B的含掛鉤的重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)測量出______填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”到光電門中心的豎直距離h．

第二步：在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C，讓系統(tǒng)重物A、B以及物塊中的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為．

第三步：測出擋光片的寬度d，計(jì)算有關(guān)物理量，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

如果系統(tǒng)重物A、B以及物塊的機(jī)械能守恒已知重力加速度為，各物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式為______　用題中所給字母表示．

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差，產(chǎn)生誤差的原因有______寫出一條即可．

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該同學(xué)突發(fā)奇想：如果系統(tǒng)重物A、B以及物塊的機(jī)械能守恒，不斷增大物塊C的質(zhì)量m，重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系？已知重力加速度為g，請你幫該同學(xué)寫出a與m之間的關(guān)系式：______．

Answer 1

【答案】擋光片中心 繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運(yùn)動(dòng)受到空氣阻力等

【解析】

（1）需要測量系統(tǒng)重力勢能的變化量，則應(yīng)該測量出擋光片中心到光電門中心的距離。

（2）系統(tǒng)的末速度為：，則系統(tǒng)重力勢能的減小量，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為：，若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有：。

（3）系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功，引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能有：繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運(yùn)動(dòng)受到空氣阻力等。

（4）根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)所受的合力為，則系統(tǒng)加速度為：。