题目内容
现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A ,B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为 。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为
= ____________.
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
s(m) | 0.600 | 0.800 | 1.000 | 1.200 | 1.400 |
t(ms) | 8.22 | 7.17 | 6.44 | 5.85 | 5.43 |
1/t2(104s-2) | 1.48 | 1.95 | 2.41 | 2.92 | 3.39 |
(1)
(2) 2.40
解析试题分析:(1)在滑块从A运动至B的过程中,滑块重力势能减少量为Mgssinα=,砝码重力势能增加了mgs,所以滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为
;滑块及砝码的速度为
,动能的增加量可表示为
;若机械能守恒则满足:
=
整理可得:
(2)画出直线如图:
根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=
考点:
(1)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中,有如下基本步骤:
A.把打点计时器固定在桌子上 |
B.安好纸带 |
C.松开纸带让物体带着纸带运动 |
D.接通低压交流电源 |
(11分)某同学用如图1所示的实验装置研究滑块在水平桌面上的运动,实验步骤如下:
a.安装好实验器材。
b.释放滑块,使滑块沿水平桌面运动,位移传感器每隔0.1s给出一次滑块与位移传感器之间的距离。该同学取出一部分数据,并将第一组数据做为记时零点,如下表所示。
时刻(s) | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
距离(m) | 0.100 | 0.111 | 0.135 | 0.173 | 0.224 | 0.289 | 0.367 | 0.459 | 0.564 | 0.683 | 0.815 |