题目内容

用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置如图所示，先非常仔细地把导轨调成水平，然后用垫块把导轨一端垫高H．滑块m上面装有l=3cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2的速度v1 和v2，便可验证机械能是否守恒．若实验中测得图中L=1m，s=0.5m，H=20cm，m=500g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s，当地重力加速度g=9.80m/s．则滑块通过光电门G1时的速度v1=
0.6
0.6
m/s，滑块从G1到G2的动能增加量△EK=
0.47
0.47
J，势能减少量△Ep=
0.49
0.49
J，由此可以得到的结论为：
在误差允许范围内，滑块在运动过程中机械能守恒
在误差允许范围内，滑块在运动过程中机械能守恒
．
分析：光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度L很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
解答：解：由于光电门的宽度L很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
L
△t1
=0.6m/s
滑块通过光电门2速度v2=
L
△t2
=1.5m/s
根据动能的定义式得出：
动能的增加量△EK=
1
2
m
v
2
1
-
1
2
m
v
2
2
=0.473J
重力势能的减小量△EP=mgh=0.5×9.8×0.1=0.490J
由此可以得出的结论是：在误差允许的范围内，滑块在运动过程中机械能守恒．
故答案为：0.6；  0.473；    0.490；  在误差允许的范围内，滑块在运动过程中机械能守恒．
点评：这个实验对于我们可能是一个新的实验，但该实验的原理都是我们学过的物理规律．做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决．
练习册系列答案
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（2011?淮安三模）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1
=
=
△t2（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=
8.474
8.474
mm．
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出
滑块质量M
滑块质量M
和
两光电门间距离L
两光电门间距离L
（写出物理量的名称及符号）．
（4）若上述物理量间满足关系式
mgL=
1
2
（m+M）（
d
△t2
）2-
1
2
（m+M）（
d
△t1
）2
mgL=
1
2
（m+M）（
d
△t2
）2-
1
2
（m+M）（
d
△t1
）2
，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
精英家教网（1）为测定一节干电池的电动势和内阻，用如图所示电路．
除干电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：
A．电流表（量程0.6A3A）
B．电压表（量程3V15V）
C．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω额定电流2A）
D．滑动变阻器（阻值范围0～200Ω额定电流1A）
①请你完成下面的选择：电流表量程选
 
，
电压表量程选
 
，滑动变阻器选
 
．
（填器材前面的字母代号）
②在图中用笔画线代替导线完成实物连线；
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（2）某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．
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①实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的
△t1
 
△t2（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
②用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=
 
mm．
③滑块P用细线跨过气垫导轨的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出
 
和
 
（写出物理量的名称及符号）．
④若上述物理量间满足关系式
 
，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置如图所示，先非常仔细地把导轨调成水平，然后用垫块把导轨一端垫高H．滑块m上面装有l=3cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2的速度v1 和v2，便可验证机械能是否守恒．若实验中测得图中L=1m，s=0.5m，H=20cm，m=500g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s，当地重力加速度g=9.80m/s．则滑块通过光电门G1时的速度v1=______m/s，滑块从G1到G2的动能增加量△EK=______J，势能减少量△Ep=______J，由此可以得到的结论为：______．
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用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置如图所示，先非常仔细地把导轨调成水平，然后用垫块把导轨一端垫高H．滑块m上面装有l=3cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2的速度v1 和v2，便可验证机械能是否守恒．若实验中测得图中L=1m，s=0.5m，H=20cm，m=500g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s，当地重力加速度g=9.80m/s．则滑块通过光电门G1时的速度v1=______m/s，滑块从G1到G2的动能增加量△EK=______J，势能减少量△Ep=______J，由此可以得到的结论为：______．

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