Question

12．气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验．现提供以上实验器材：（名称、图象、编号如图所示）

（1）要完成《验证牛顿第二定律》实验
某同学在进行此实验中，在实验中测得了滑块通过光电门1和光电门2的时间分别为t₁和 t₂，则滑块经过光电门1和光电门2时的速度表达式分别是v₁=$\frac{d}{{t}_{1}}$，v₂=$\frac{d}{{t}_{2}}$．为了测定滑块在此装置上运动的加速度大小，还需要测量相关物理量是：光电门之间的间距L（同时写出表示该物理量的字母）．根据以上实验数据，则加速度的表达式为a=$\frac{（\frac{d}{{t}_{2}}）^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$．
（2）利用以上实验器材还可以完成《验证动量守恒定律》的实验．为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m₁v₀=（m₁+m₂）v
①针对此原理，我们应选择的器材编号为：ABC；
②在我们所选的器材中：B器材对应原理中的m₁ （填写器材编号）

Answer 1

分析 （1）光电门测量滑块瞬时速度的原理是用极短时间内的平均速度表示瞬时速度；然后根据运动学公式求出加速度；
（2）根据实验的原理，结合动量守恒定律以及测量的物理量确定所需的器材．

解答 解：（1）滑块经过光电门1时的速度表达式v₁=$\frac{d}{{t}_{1}}$；
经过光电门2时的速度表达式v₂=$\frac{d}{{t}_{2}}$；
为了测量加速度，还应测量光电门之间的间距L
根据速度位移关系公式，加速度为：a=$\frac{{v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}}{2x}$=$\frac{（\frac{d}{{t}_{2}}）^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$；
（2）该实验的原理为m₁v₀=（m₁+m₂）v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，结合两个滑块，让一个滑块先运动，再与另一个静止的滑块相撞，进行实验，所以应选择的器材为：ABC．
因为m₁应该是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是：B．
故答案为：（1）$\frac{d}{{t}_{1}}$，$\frac{d}{{t}_{2}}$．两光电门之间的间距； $\frac{（\frac{d}{{t}_{2}}）^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$
（2）①ABC  ②B

点评 本题考查使用光电门的应用验证动量守恒定律和牛顿第二定律的实验，解决本题的关键知道实验的原理，通过原理建立实验的模型，从而确定所需的器材；同时注意明确利用运动公式分析加速度和速度之间的关系．