题目内容

用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=
l
△t1
l
△t1
和v2=
l
△t2
l
△t2
．
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E k1=
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
和E k2=
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
．
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=
mgs
mgs
（重力加速度为g）．
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．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
解答：解：①由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度．
v1=
l
△t1
，v2=
l
△t2

②根据动能的定义式得：
通过光电门1，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为E k1=
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
通过光电门2，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为E k2=
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
③系统势能的减少△EP=mgh=mgs
故答案为：①
l
△t1
，
l
△t2

②
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2，
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
③mg
点评：解决本题的关键知道极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，以及掌握该实验的原理，系统机械能守恒．
练习册系列答案
相关题目
（2010?海南）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：

（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图2所示，由此读出l=
9.30
9.30
mm；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=
0.6000
0.6000
m；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=
l
△t1
l
△t1
和v2=
l
△t2
l
△t2
．
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
和E k2=
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
．
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△EP=
mgs
mgs
（重力加速度为g）．
（3）如果△EP=
Ek2-Ek1
Ek2-Ek1
，则可认为验证了机械能守恒定律．
利用气垫导轨（摩擦可以忽略）验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；
②测量出挡光条的宽度l；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从计算机上（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=
1
2
（M+m）（
l
△t1
）2
1
2
（M+m）（
l
△t1
）2
和Ek2=
1
2
（M+m）（
l
△t1
）2
1
2
（M+m）（
l
△t1
）2
．
②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=
mgs
mgs
（重力加速度为g）．
（3）如果△Ep
=Ek2-Ek1
=Ek2-Ek1
 （用EK1和EK2表示），则可认为验证了系统机械能守恒定律．

 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：

 (1)实验步骤：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm ，将导轨调至水平；

②用游标卡尺测量挡光条的宽度，结果如图2所示，由此读出________mm；

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离__________m；

④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；

⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间和；

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量。

(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：

①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为__________和________。

②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为___________和__________。

③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少__________(重力加速度为)。

(3)如果______________，则可认为验证了机械能守恒定律。

 

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图甲所示：

(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l。
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.
⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.
(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：
①②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝_______________和Ek2＝__________________.
②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp＝________(重力加速度为g).
(3)如果ΔEp≈Ek2- Ek1，则可认为验证了机械能守恒定律．

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