Question

氣墊導(dǎo)軌是中學(xué)物理實驗中的常用儀器，與其他儀器相結(jié)合可以完成很多實驗。氣墊導(dǎo)軌接通氣源后，與之配套的滑塊就可以在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動。現(xiàn)利用這套設(shè)備與其他儀器相結(jié)合測量一個被壓縮的輕質(zhì)短彈簧的彈性勢能，實驗步驟如下：

a.接通氣源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；

b.按如圖所示放置滑塊A、B和已被細線拴緊的輕彈簧，并測出滑塊A與左端擋板P的距離L₁和滑塊B與右端擋板Q的距離L₂；

c.燒斷細線，彈簧將兩滑塊左右彈開，分別測出A到P的時間t₁和B到Q的時間t₂。

(1)實驗中，使用滑塊如何檢驗接通氣源的導(dǎo)軌是否水平。_________________(不超過20個字)

(2)本實驗還須測量的物理量是(并寫出相應(yīng)物理量的字母，以備下面使用_____________。

(3)用上述實驗數(shù)據(jù)寫出該彈簧彈性勢能的表達式為_____________________。

Answer 1

(1)將滑塊輕放在導(dǎo)軌上，看滑塊能否保持靜止

(2)兩個滑塊的質(zhì)量M_A和M_B

(3)

解析：(1)滑塊放在接通氣源的導(dǎo)軌上(因無摩擦)，僅受重力G和導(dǎo)軌對它的支持力N，若導(dǎo)軌不水平，則此二力不平衡，合力不為0，滑塊將由靜止開始運動。只有當導(dǎo)軌是水平的，N、G二力才能平衡，滑塊放于其上才能處于靜止狀態(tài)。

故檢驗方法是：將滑塊輕放在導(dǎo)軌上，看滑塊能否靜止。

(2)燒斷細線后，彈簧將其彈性勢能逐漸釋放出來，轉(zhuǎn)化為A、B兩滑塊的動能。當彈簧恢復(fù)原長時，彈性勢能全部釋放出來，此時A、B兩滑塊的動能和，故只要求出此時A、B兩滑塊的動能和最大，就可知道被壓縮彈簧的彈性勢能E_p。

設(shè)A、B被彈出后的速度分別為v_A、v_B,A、B兩滑塊質(zhì)量分別為M_A、M_B，則E_p=                                           ①

A、B被彈出后在導(dǎo)軌上做勻速運動，則

v_A=                                                 ②

綜合①②得：

E_P=

L₁、L₂、t₁、t₂均已測出故還須測量的物理量是兩滑塊的質(zhì)量M_A、M_B。

(3)由(2)中分析得彈簧彈性勢能

E_p=M_A。