某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律,实验主要步骤如下:
① 将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上;
② 将细绳一端连在小车上,另一端绕过两个定滑轮后悬挂一钩码,调节木板上滑轮的高度,使该滑轮与小车间的细绳与木板平行;
③ 测出小车遮光板与光电门之间的距离 L,接通电源,释放小车,记下小车遮光板经过光电门的时间 t;
④ 根据实验数据计算出小车与钩码组成的系统动能的增加量和钩码重力势能的减少量。
(1)根据上述实验步骤,实验中还需测量的物理量有
A.小车上遮光板的宽度d B.小车的质量m1
C.钩码的质量m2 D.钩码下落的时间 t′
(2)由实验步骤和(1)选项中测得的物理量,可得到系统动能增加量的表达式为 ,钩码重力势能减少量的表达式为 ;
改变L 的大小,重复步骤③、④。若在误差范围内,系统动能的增加量均等于钩码重力势能的减少量,说明该系统机械能守恒。
(1)ABC (2) m2gL
【解析】:(1)根据动能的表达式,需要知道小车上遮光板的宽度d 、小车的质量m1、钩码的质量 m2;
(2)根据能量守恒可知,钩码重力势能减少量转化为系统的动能,用遮光片的宽度d与通过的时间t的比值表示此时的末速度,代入动能表达式可得:,钩码重力势能减少量为:Ep=m2gL。
知识拓展:
1.功与能
(1)区别功是过程量,能量是状态量,只能说处于某一状态的物体(或系统)具有多少能,而不能说这个物体(或系统) 具有多少功;功是能量转化的量度,决不能说“功是能的量度”。功和能是两个不同的概念,不可等同视之。
(2)联系功是能量转化的量度。做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化。
2.机械能守恒定律与能量守恒定律的区别
机械能守恒定律反映的是一个系统中只有重力和弹力做功,系统内物体的重力势能、弹性势能与动能可以相互转化.但总的机械能保持不变。能量守恒定律反映的是一个系统有机械能损失。但损失的机械能转变成其他形式的能,总的能量不变。
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