Question

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Δt_2.

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E_k1＝_______________和E_k2＝__________________.

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ΔE_p＝________(重力加速度为g).

(3)如果ΔE_p≈E_k2- E_k1，则可认为验证了机械能守恒定律．

 

Answer 1

【答案】

(M＋m)(l/Δt₁)/2　(M＋m)( l/Δt₂)/2    mgs

【解析】

试题分析：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．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

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

系统势能的减少

考点：验证机械能守恒定律．

点评：对常见的几种测量长度工具要熟悉运用，并能正确读数．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d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．