Question

【题目】图示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A拴在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。

（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h，则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=_________。

（2）根据巳知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2为_______。

（3）改变绳偏离竖直方向的角θ的大小，测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s，若以s2为纵轴，则应以_______（填“θ”“cosθ”或“sinθ”）为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率k0=____________（用已知的和测得的物理量表示）。

Answer 1

【答案】（1）； （2）4hL（1﹣cosθ）；（3）cosθ；﹣4hL．

【解析】

（1）铁片飞出后做平抛运动，则水平方向有：，竖直方向有：，联立两式得到：；

（2）摆锤在运动过程中，减少的重力势能为：，增加的动能为：，联立得到：；

（3）据一次函数关系，应该以为横坐标，图线斜率等于自变量前的常数，即。