Question

15．如圖所示，利用定滑輪系統(tǒng)，也可以驗證機械能守恒定律
（1）若實驗室提供的測量工具已有天平和秒表，則至少還應(yīng)該有刻度尺，若已測出甲物體的質(zhì)量為M，乙物體的質(zhì)量為m（M＞m），則還需要測出物體甲下落的距離h（或物塊乙上升的距離h）以及落h時甲乙的速度
（2）只要等式（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$（用測量的物理量表示）在誤差范圍內(nèi)成立，就算是驗證了機械能守恒定律（當?shù)刂亓�加速度為g）

Answer 1

分析 （1）這個實驗的原理是要驗證M、m的增加的動能和M、m減少重力勢能是不是相等，所以我們要測量的物理量有：物體的質(zhì)量M、m，物塊甲下落的距離h（或物塊乙上升的距離h），以及下落h時的速度，需要的工具是刻度尺；
（2）寫出甲與乙重力勢能變化的表達式與它們動能變化的表達式，需要驗證的是兩者相等．

解答 解：（1）這個實驗的原理是要驗證M、m的增加的動能和M、m減少重力勢能是不是相等，所以我們要測量的物理量有：物塊的質(zhì)量M、m，物體甲下落的距離h（或物塊乙上升的距離h），以及下落h時甲乙的速度v，需要的工具是刻度尺；
（2）甲下降h的同時，乙上升h，它們的重力勢能的變化：△E_P=（M-m）gh；
甲與乙動能的變化：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$
只要（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$，則在誤差范圍內(nèi)成立，就算是驗證了機械能守恒定律．
故答案為：（1）刻度尺；物體甲下落的距離h（或物塊乙上升的距離h）；落h時甲乙的速度v；（M-m）gh=$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$

點評 該題需要驗證甲與乙的機械能守恒，所以要選擇甲乙組成的系統(tǒng)為研究的對象，需要驗證的是系統(tǒng)重力勢能的改變量大小與系統(tǒng)動能的改變量大小相同．