2 . 阿特伍德机是著名的力学实验装置，根据该装置可测量重力加速度，也可验证牛顿第二定律、机械能守恒定律或动量定理等力学规律。图甲是阿特伍德机的其中一种简化模型，铁架台上固定一轻质滑轮，跨过滑轮的轻质细绳悬吊质量均为的两个物块P、Q，物块P侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块P、Q下各挂5个相同的小钩码，质量均为。光电门1、2通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门1，2之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，当地的重力加速度为g。实验步骤如下：

n	1	2	3	4	5
	0.20	0.41	0.59	0.79	1.00

(1)该小组同学先用该装置探究牛顿第二定律。将n（依次取、2、3、4、5）个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。由匀变速运动规律可得到物块P上升过程的加速度__________（用“h、d、、”表示）。该小组同学测量的数据见上表，他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出图像。从图像可以得出：a与n成正比，图像的斜率__________（用“M、m、g”表示）。根据斜率可进一步求得当地的重力加速度。同时也说明当连接体质量一定时，连接体的加速度与其所受的合外力成正比。
(2)该小组同学想利用该装置验证机械能守恒定律，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。该过程中系统动能的增加量__________，系统重力势能的减少量__________。（用“M，m，g，h、d、、”表示），代入真实的数据计算后即可得出系统的机械能是否守恒的结论。
(3)该小组同学还想利用该装置验证动量定理，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。并且记录下遮光片从1运动到2的时间t。若以运动方向为正方向沿绳子建立一维坐标系，则该过程中系统“绳向”的动量变化量为__________，“绳向”合外力对系统的冲量__________。（用“M，m，g，d，t，、”表示），代入真实的数据计算后即可验证系统动量的变化量与合外力的冲量大小是否相等。

4 . 游乐场的“海盗船”（如图）是同学们非常喜欢的游乐项目，启动时海盗船在电机作用下来回摆动，结束过程中电机关闭，海盗船渐渐停下来。小明同学在体验了这一项目后，决定和同学合作运用物理课所学进行探究。
   
请与他们一起完成如下探究问题。
1．要将“海盗船”搬到实验室，小明组内讨论首先要进行简化处理。他们选用了小钢球、细绳、铁架台，搭建了如图所示的“摆”结构。你认为他们这样简化所采用的物理思想方法是______。
   
2．小组认为：海盗船项目存在一定的风险，尤其是当其摆到最低点位置，他们认为此处连接船体的连接杆的力F最大，并猜想该力F甲与海盗船摆到最低点时的速度v有关。于是，他们在“摆”结构上进行探究：
（1）首先，小组在铁架台甲处固定了力传感器用以测量细绳上的拉力F，并在最低点乙处安装了传感器用以测量钢球速度，如图所示。

   
（2）接着，他们测出小钢球半径r和细线的长度为L。将小球拉到某一位置释放，若测量出小球到达最低点的速度为v、小球质量为m，重力加速度为g，则理论上小球到最低点时，力F的表达式为_________；
（3）然后，小组分别将小球从不同位置释放，测出每次小球在最低位置时的F和v，如下表：

位置	1	2	3	4	5
F/N	0.50	0.60	0.64	0.70	0.90
v/（m/s）	0.40	0.50	0.60	0.70	1.00

对表中数据进行处理后，将数据点拟合，得到图像，则图像中水平轴应为_________ （填写物理量符号）；取重力加速度g=10m/s²，根据图像可推测小球的质量m约为_________ kg，用天平进行了证实，发现质量有较小的差别。

   
（4）接着，小明认为质量“有较小的差别”是因为重力加速度g取值与实际值略有偏差，于是他们将摆球摆动的角度控制在5°范围内，再次用传感器测出细线拉力F随时间t的变化图像，如图，测出此时细线长为63cm、小钢球直径为1.0cm，则重力加速度应该修正为g=_________m/s²。
   
（5）最后，小组经过讨论认为每次将小钢球以不同的初速度释放，图中的数据图像的形态和位置_________（选填“会”或“不会”）改变。
3．连接杆为了探究海盗船运行过程中的能量情况，小组又采用了如图所示的“验证机械能守恒定律”的实验装置。
   
（1）该实验装置中，数据处理时，连接杆的动能和重力势能可以忽略不计，这是由于：_________；
（2）若将连接杆放置在图示位置由静止释放，已知连接杆悬点到摆锤质心的距离为L，杆与竖直方向夹角为θ，不计阻力，则摆锤运动到最低点的速度应为多大_________；
（3）增大摆锤的迎风面，将质量为m的摆锤仍于图示位置由静止释放，测得最低处速度为v，则可推得此过程中阻力对摆锤做功为_________。

6 . 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）下面操作步骤中，可做可不做的是______（单选）；操作不恰当的是___________（多选）
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重物的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
（2）对于本实验操作的说法正确的是______（多选）
A．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
B．应用秒表测出重物下落的时间
C．选用的重物的密度和质量大些，有利于减小误差
D．选用的重物的密度和质量小些，有利于减小误差
（3）实际计算出的重物的动能增量与重物重力势能减少量之间的大小关系， 满足：____（填“>”、“=”、“<”）
（4）若实验中所用重物的质量为 1.0kg。某同学选取了一条前两个点间距接近 2mm的纸带，0是打下的第一个点，打点时间间隔为 0.02s，则在纸带上打下点 3时重物的动能的增加量（相对0）=________J。（结果均保留三位有效数字）

7 . 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线连接质量、的两物体，跨过光滑轻质小滑轮，在下端拖着的纸带通过打点计时器，让从高处由静止开始下落。实验中打出的一条纸带如图乙所示，是打下的第一个点，是计数点，相邻的两计数点间还有一个点未画出，已知打点计时器频率为，当地重力加速度取。（计算结果均保留两位小数）

（1）从点到点的过程中，系统动能的增加量__________J，系统重力势能的减少量__________J。
（2）从点到点的过程中，系统重力势能的减少量大于系统动能的增加量的可能原因是：________；
（3）若测量出到各点的距离记为并计算出各点的瞬时速度，做出图像如图丙所示，测得图线的斜率为，则_______。

8 . 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）对于本实验操作的说法正确的是___________。
A.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
B.应用秒表测出重物下落的时间
C.选用的重物的密度和质量大些，有利于减小误差
D.选用的重物的密度和质量小些，有利于减小误差
（2）若实验中所用重物的质量为。某同学选取了一条前两个点间距接近的纸带，0是打下的第一个点，打点时间间隔为，则在纸带上打下点3时重物的动能的增加量（相对0）___________J，从打下点0至打下点3的过程中重物的重力势能减少量___________J（，结果均保留三位有效数字）。
（3）发现动能的增加量和重力势能的减少量不相等，可能的原因是___________。

9 . 如图，利用气垫导轨装置做“验证机械能守恒定律”实验时，先仔细地把导轨调水平，然后用垫块把导轨一端垫高H，质量为m的滑块上面装l=3cm的挡光框，使它由轨道上端某处滑下，测出它通过光电门G₁和G₂时的速度v₁和v₂，就可以算出它由G₁到G₂这段过程中动能的增加量ΔE_k=m（-）；再算出重力势能的减少量ΔE_p=mgh；比较ΔE_k和ΔE_p的大小，便可验证机械能是否守恒。
（1）已知两光电门间的距离为x，滑块的速度v₁、v₂如何求出?滑块由G₁到G₂下降的高度h如何求出?
（2）若测得图中L=1m，x=0.5m，H=20cm，m=500g，滑块通过G₁和G₂的挡光时间分别为5.0×10^-2 s和2.0×10^-2 s，当地重力加速度g=9.80m/s²，试判断滑块机械能是否守恒。