Question

11．某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌做側(cè)滑塊加速度和驗證機械能守恒定律實驗，A、B為氣墊導(dǎo)軌上的兩個光電門，當滑塊在氣墊導(dǎo)軌上滑動通過兩光電門時，連接在光電門上的數(shù)字計時器記錄滑塊上的擋光片擋光時間，兩光電門間的距離為L．

（1）先用一螺旋測微器測量擋光片的寬度，如圖2所示，讀數(shù)為d=0.6725cm．
（2）實驗開始先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定氣墊導(dǎo)軌是否水平？
取下牽引重物，M放在任意位置不動，或取下牽相重物，輕推滑塊，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的電束被擋住的時間都相等
（3）讓滑塊在圖示1位置由靜止開始在懸掛重物的牽引下向左運動，牽引滑塊的細繩始終保持水平，滑塊通過A、B兩光電門的時間分別為t₁、t₂，則此次運動過程中，滑塊運動的加速度大小為$\frac{fjpxjbv^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$）（用題設(shè)中各物理量符號表示）．要利用此過程驗證機械能守恒定律，還需要測量的物理量為滑塊的質(zhì)量M，以及懸掛重物的質(zhì)量m，（填物理量及符號），要驗證機械能守恒的表達式為mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）d²（（$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$）（用順設(shè)中各物理量符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法可明確對應(yīng)的讀數(shù)，注意在讀可動部分時需要估讀；
（2）導(dǎo)軌水平時，滑塊在不受外力的情況下應(yīng)處于平衡狀態(tài)；故小車可以做勻速直線運動或靜止；
（3）根據(jù)平均速度公式可求得經(jīng)過光電門的速度，再由速度和位移公式可求得加速度；根據(jù)機械能守恒定律可明確對應(yīng)的表達式．

解答 解：（1）螺旋測微器的讀數(shù)為：
d=6.5+22.5×0.01mm=6.725mm=0.6725cm
（2）氣墊導(dǎo)軌處于水平時，滑塊受力平衡，故可以取下牽引重物，M放在任意位置不動，或取下牽相重物，輕推滑塊，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的電束被擋住的時間都相等；
（3）經(jīng)過光電門的速度v=$\fracjjtdn9l{t}$；
由v²-v₀²=2ax可知，
（$\fracjtdlt33{{t}_{1}}$）²-（$\fracddnvlrp{{t}_{2}}$）²=2aL；
解得：
a=$\frac{jrzlvtt^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$）
要想驗證機械能守恒，還需要測量滑塊的質(zhì)量M，以及懸掛重物的質(zhì)量m，根據(jù)機械能守恒定律可知：
mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）d²（（$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$）；
故答案為：（1）0.6725；（2）可以取下牽引重物，M放在任意位置不動，或取下牽相重物，輕推滑塊，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的電束被擋住的時間都相等；
（3）滑塊的質(zhì)量M，以及懸掛重物的質(zhì)量m；
mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）d²（（$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$）；

點評 掌握螺旋測微器讀數(shù)的方法：固定刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)，知道在極短時間內(nèi)的平均速度可以表示瞬時速度和勻變速直線運動的速度位移公式應(yīng)用．