Question

【题目】“阿特伍德机”是物理学家乔治阿特伍德在1784年研制的一种验证运动定律的机械。其基本结构为在跨过定滑轮的轻绳两端系着质量均为M的物块A和B，质量为m的金属片C放置在物块B上（不粘连）。铁架台上固定一圆环，圆环在物块B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h1。

（1）由静止释放物块A、B，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，此后，物块B继续下落。如果忽略一切阻力，物块B穿过圆环后做______直线运动（选填“匀速”、“匀减速”或“匀加速”）。

（2）如果在实验误差允许的范围内，物块A、B和金属片C组成的系统，在下落h1高度的过程中，金属片C减少的重力势能等于系统增加的动能，即可验证该系统机械能守恒。测得物块B穿过圆环后下落h2高度所用时间为t，当地的重力加速度为g。则该系统机械能守恒的表达式为______。

（3）改变静止释放物块A、B的初始位置，重复试验，记录各次的高度差h1，以及物块B穿过圆环后下落相同高度h2所用的时间t，以h1为纵轴，以______为横轴（选填“”、“t2”或“”），若作出的图线为一条过原点的直线，则说明了系统的机械能守恒。

Answer 1

【答案】匀速 mgh1=

【解析】

（1）因AB质量相同，则物块B穿过圆环后做匀速直线运动。

（2）由题意可知，系统ABC减小的重力势能转化为系统的增加的动能，即为：mgh+Mgh-Mgh=（2M+m）v2，

即为：mgh1=（2M+m）v2，又v=

得：mgh1=（2M+m）()2

（3）将mgh1=（2M+m）v2，变形后，则有：

因此以为横轴；由上式可知，作出的图线是一条过原点的直线，直线的斜率k=。