Question

【題目】某實驗小組用圖甲所示裝置研究系統(tǒng)在金屬軌道上運動過程中機械能是否守恒：將一端帶有滑輪的長金屬軌道水平放置，重物通過細(xì)繩水平牽引小車沿軌道運動，利用打點計時器和紙帶記錄小車的運動．

（1）本實驗中小車質(zhì)量（填“需要”、“不需要”）遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量；
（2）將小車靠近打點計時器，將穿好的紙帶拉直，接通電源，釋放小車．圖乙是打出的一條清晰紙帶，O點是打下的第一個點，1、2、3、4、5是連續(xù)的計數(shù)點，O點和計數(shù)點1之間還有多個點（圖中未畫出），相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.02s．在打計數(shù)點4時小車的速度v=m/s（保留三位有效數(shù)字）．若已知重物的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，則從點O到點4的過程中，系統(tǒng)減少的重力勢能為J，增加的動能為J（g取9.8m/s2 ， 數(shù)字保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】
（1）不需要
（2）2.30,5.18m,2.65（m+M）
【解析】解：（1）本實驗中為了驗證機械能守恒定律，兩物體的質(zhì)量均要考慮，故不需要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于重物的質(zhì)量；（2）打4點時的速度v= = =2.30m/s；

0到4過程中重力勢能的減小量△EP=mgh=9.8×0.5290m=5.18m；

動能的增加量△Ek= （m+M）v2= ×（2.3）2（M+m）=2.65（M+m）

故答案為：（1）不需要；（2）2.30；5.18m； 2.65（m+M）．

（1）明確實驗原理，根據(jù)機械能守恒定律進(jìn)行分析即可明確是否需要小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于重物的質(zhì)量；（2）根據(jù)平均速度方法可求得打點4時的速度；根據(jù)重力勢能的定義可求得0到4時的改變量；根據(jù)動能的定義可求得動能的變化．