题目内容
【题目】图乙为利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置.
(1)实验前先要调整导轨水平,简述调整方法___________________________.
(2)用游标卡尺测遮光板的宽度,如图丙所示,则遮光板的宽度L=_______________cm。
(3)若本实验中,已知钩码质量m,由光电计时器测得遮光板先后通过两个光电门(如图甲所示)的时间分别为Δt1、Δt2,为验证机械能守恒定律,除此以外还应测出__________________________.(写出相应的物理量及其符号)
(4)实验时,将滑块从光电门1左侧某位置由静止释放(如图乙所示),若滑块、钩码系统的机械能守恒,则应有关系式____________________________成立.(用上述已知的和测得的各物理的字母表示,已知当地的重力加速度为g)
【答案】 不挂钩码、接通气垫导轨的气源后轻推滑块看是否做匀速运动(或看滑块是否能在不同位置处都能保持静止) 0.27cm 滑块质量M和两个光电门间的距离x mgx= (M+m)[( )2-()2]
【解析】(1) 不挂钩码、接通气垫导轨的气源后轻推滑块看是否做匀速运动(或看滑块是否能在不同位置处都能保持静止);
(2) 游标卡尺的主尺读数为:0.2cm,游标尺上第7个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为7×0.1mm=0.7mm=0.07cm,
所以最终读数为:0.2cm+0.07cm=0.27cm;
(3)(4) 由于光电门的宽度d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
滑块通过光电门2速度
系统的动能变化为:
滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=mgx
如果重力势能减小量等于动能增加量,即,则可认为验证了机械能守恒定律,通过要验证的表达式可知,还要测量滑块质量M和两个光电门间的距离x。
点晴:解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数,不需估读,由于光电门的宽度d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,要注意本题的研究对象是系统。