Question

3．如圖甲所示是利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律的實驗裝置，導軌上安裝了1、2兩個光電門，滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細線繞過定滑輪與鉤碼相連，細線與導軌平行．

（1）用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度為5.40mm．
（2）在調整氣墊導軌水平時，滑塊不掛鉤碼和細線，接通氣源后，給滑塊一個初速度，使它從軌道右端向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間大于通過光電門2的時間．為調節(jié)氣墊導軌水平，可采取的措施是B．
A．調節(jié)Q使軌道右端升高一些    
B．調節(jié)P使軌道左端升高一些
C．遮光條的寬度應適當大一些    
D．滑塊的質量增大一些
（3）正確進行實驗操作，測出滑塊和遮光條的總質量M，鉤碼質量m，遮光條的寬度用d表示，重力加速度為g．現(xiàn)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，實驗中滑塊經(jīng)過光電門2時鉤碼未著地，測得兩光電門中心間距s，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為t₁、t₂，則驗證機械能守恒定律的表達式是mgs=$\frac{1}{2}（M+m）bxvpxd5^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)滑塊通過光電門的時間大小判斷出速度的大小，從而確定哪一端偏低了．
（3）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度得出滑塊通過兩光電門的瞬時速度，從而得出系統(tǒng)動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，得出所需驗證的機械能守恒表達式．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標讀數(shù)為0.05×8mm=0.40mm，則最終讀數(shù)為5.40mm．
（2）給滑塊一個初速度，使它從軌道右端向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間大于通過光電門2的時間，可知速度越來越大，左端偏低，應調節(jié)P使軌道左端升高一些．故選：B．
（3）滑塊通過兩光電門的瞬時速度${v}_{1}=\frachlhvrph{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\fracpb9lfvv{{t}_{2}}$，則系統(tǒng)重力勢能的減小量△E_p=mgs，系統(tǒng)動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）（{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}）$=$\frac{1}{2}（M+m）lzvnntd^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．則需驗證的機械能守恒的表達式為：mgs=$\frac{1}{2}（M+m）ftlf1pd^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．
故答案為：（1）5.40  （2）B  （3）mgs=$\frac{1}{2}（M+m）btjr9xv^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．

點評 考查掌握軌道是否水平的判定依據(jù)，這是物理實驗的基礎．同時處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項，最后理解求解瞬時速度的方法．