题目内容
气垫导轨是一种常用的实验仪器，它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出，在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫，使滑块悬浮在导轨上．由于气垫的摩擦力极小，滑块在导轨上的运动可很好地近似为没有摩擦的运动．我们可以用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置，以及带有I形挡光条的滑块C、D来测出被压缩弹簧的弹性势能的大小．已知I形挡光条的持续挡光宽度为L，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：a．调节气垫导轨底座螺母，观察导轨上的气泡仪，使导轨成水平状态；
b．在滑块C、D间放入一个轻质弹簧，用一条橡皮筋捆绑箍住三者成一水平整体，静置于导轨中部；
c．将光电门尽量靠近滑块C、D两端；
d．烧断捆绑的橡皮筋，使滑块C、D在弹簧作用下分离，分别通过光电门A、B；
e．由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时I形挡光条持续挡光的时间tC，以及滑块D第一次通过光电门B时I形挡光条持续挡光的时间tD．
（1）实验中还应测量的物理量是
滑块C、D的质量mC、mD
滑块C、D的质量mC、mD
；（2）利用上述实验数据写出计算被压缩弹簧的弹性势能Ep的表达式
Ep=
mC(
)2+
mD(
)2
| 1 |
| 2 |
| L |
| tA |
| 1 |
| 2 |
| L |
| tB |
Ep=
mC(
)2+
mD(
)2
．| 1 |
| 2 |
| L |
| tA |
| 1 |
| 2 |
| L |
| tB |
分析：由于要知道压缩弹簧的弹性势能，故需要知道物体的质量，所以必须用天平分别测出滑块C、D的质量mC、mD．
根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能即Ep=
mCVC2+
mD vD2，利用位移与时间的关系求出vC和vD．
根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能即Ep=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
解答：解：（1）滑块C、D来测出被压缩弹簧的弹性势能的大小，所以要用天平分别测出滑块C、D的质量mC、mD；
（2）根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能
即Ep=
mCVC2+
mD vD2，
再由v=
得：vC=
；vD=
所以弹性势能为
Ep=
mC(
)2+
mD(
)2
故答案为：滑块C、D的质量mC、mD；Ep=
mC(
)2+
mD(
)2
（2）根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能
即Ep=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
再由v=
| x |
| t |
| L |
| tA |
| L |
| tB |
所以弹性势能为
Ep=
| 1 |
| 2 |
| L |
| tA |
| 1 |
| 2 |
| L |
| tB |
故答案为：滑块C、D的质量mC、mD；Ep=
| 1 |
| 2 |
| L |
| tA |
| 1 |
| 2 |
| L |
| tB |
点评：让学生掌握如何弹性势能大小，除借助于动能定理来计算，也可以利用弹簧弹力是均匀变化，取弹力的平均值，从而运用功表达式来确定．
练习册系列答案
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气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
