Question

1．如圖所示，NM是水平桌面，PM是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門，中心間的距離為L．質量為M的滑塊A上固定一遮光條，在質量為m的重物B牽引下從木板的頂端由靜止滑下，光電門1、2記錄遮光時間分別為△t₁和△t₂．遮光條寬度為d．
（1）若用此裝置驗證牛頓第二定律，且認為滑塊A受到外力的合力等于B重物的重力，除平衡摩擦力外，還必須滿足M＞＞m；在實驗中，考慮到遮光條寬度遠小于L，測得的加速度為$\frac{uhww5xj^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{（{△t}_{2}）}^{2}}$-$\frac{1}{{（{△t}_{1}）}^{2}}$）．
（2）如果已經平衡了摩擦力，不能（選填“能”或“不能”）用此裝置驗證A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，理由是摩擦力做功，沒有滿足只有重力做功，故機械能不守恒．

Answer 1

分析 為了認為A所受的外力合力等于B的重力，首先需要平衡摩擦力，其次是重物的質量遠小于滑塊的質量．根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門1、2的瞬時速度，結合速度位移公式求出加速度．系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，根據條件進行判斷．

解答 解：（1）根據牛頓第二定律，對整體有：a=$\frac{mg}{m+M}$，
則繩子的拉力F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當M＞＞m，重物的總重力等于繩子的拉力，等于滑塊的合力．
滑塊通過光電門1的瞬時速度v₁=$\frac2hexzkn{{△t}_{1}}$，通過光電門2的瞬時速度v₂=$\fraciufs6zo{{△t}_{2}}$，
根據運動學公式得
a=$\frac{cvfkr90^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{（{△t}_{2}）}^{2}}$-$\frac{1}{{（{△t}_{1}）}^{2}}$）
（2）已經平衡了摩擦力，對A、B組成的系統(tǒng)，該裝置不能驗證系統(tǒng)機械能守恒，因為摩擦力做功，沒有滿足只有重力做功，故機械能不守恒．
故答案為：（1）M＞＞m；      $\frac{ubibnp7^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{（{△t}_{2}）}^{2}}$-$\frac{1}{{（{△t}_{1}）}^{2}}$）
（2）不能；  摩擦力做功，沒有滿足只有重力做功，故機械能不守恒

點評 解決本題的關鍵知道驗證牛頓第二定律實驗中的兩個認為：1、認為繩子的拉力等于滑塊的合力，（前提需平衡摩擦力），2、認為重物的拉力等于繩子的拉力，（前提是重物的質量遠小于滑塊的質量）．以及知道系統(tǒng)機械能守恒的條件，知道該實驗中系統(tǒng)機械能不守恒，因為有阻力做功．