Question

如图7-8-5所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θ角，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，这时铁片将做平抛运动而飞离摆锤，用刻度尺量出铁片的水平位移为s，下落高度为H.

图7-8-5

（1）要验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤初始位置离最低点的高度，其高度应为_______________，同时还应求出摆锤在最低点时的速度，其速度应为_________________.

（2）用实验中测量的物理量写出证明摆锤在运动中机械能守恒的关系式为____________.

Answer 1

（1）L（1-cosθ)  s

（2）=gL(1-cosθ)

解析:

（1）下落的高度h=L(1-cosθ);

因摆锤与铁片一起运动到最低点，

所以摆锤在最低点时的速度等于铁片的平抛初速v,

由H=gt²,s=vt

得：v===s.

（2）设摆锤质量为m，由mv²=mgh

得：m(s)²=mgL(1-cosθ)，

整理得：=gL(1-cosθ).