光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,
a、
b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從
a、
b間通過時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間,利用光電計(jì)時(shí)器來探究合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系.
如圖2所示,水平面
O點(diǎn)左側(cè)是光滑平面,右側(cè)是粗糙平面,彈簧的左端固定在豎直的墻壁上,彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)右端恰好在
O點(diǎn),在
O點(diǎn)固定光電門可以測(cè)出木塊通過
O點(diǎn)的時(shí)間,木塊與彈簧不相連.現(xiàn)用木塊將彈簧壓縮一段距離,然后由靜止釋放,將彈簧壓縮的長(zhǎng)度
x、木塊通過光電門的時(shí)間
t、木塊在粗糙水平面上滑行的距離
s記入表中.
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
|
壓縮量x /cm
| 10
| 15
| 20
| 25
| 30
| 35
|
時(shí)間t /s
| 0 .100
| 0 .067
| 0.050
| 0 .040
| 0.033
| 0 .029
|
距離s /m
| 0 .50
| 1 .13
| 2 .00
| 3 .12
| 4 .50
| 6.13
|
(1)若木塊長(zhǎng)
L,通過光電門時(shí)間
t,則木塊通過光電門時(shí)的速度
v0=
;
(2)從理論上講,木塊在粗糙水平面上滑動(dòng)的距離
s和木塊通過光電門的時(shí)間
t關(guān)系應(yīng)是s∝
;請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖
a所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性;
(3)選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹吭趫D
b所示的坐標(biāo)紙上作出能直觀反映木塊在粗糙水平面上滑行距離
s與彈簧壓縮量
x的關(guān)系圖象,根據(jù)圖象寫出的關(guān)系應(yīng)是
s∝
;
(4)由能量守恒定律,彈簧的最大彈性勢(shì)能應(yīng)等于木塊在水平面上滑行中產(chǎn)生的總內(nèi)能,由此可以確定彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量的關(guān)系應(yīng)是
∝
.