题目内容
【题目】利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点放置带有长方形遮光条的滑块,其总质量为M,左端由跨过光滑定滑轮的轻质细绳与质量为m的小球相连;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的时间t,用L表示A点到光电门B处的距离,d表示遮光片的宽度,将遮光片通过电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,结果如图乙所示,由此读出d=______cm.
(2)某次实验测得气垫导轨的倾斜角为θ,重力加速度用g表示,滑块从A点到B点过程中,m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=______,系统的重力势能减少量可表示为△Ep=______,在误差允许的范围内,若△Ek=△Ep,则可认为系统的机械能守恒.
【答案】(1) 3.030 (2)mgL-MgLsinθ;
【解析】试题分析:(1)宽度d的读数为:3cm+6×0.05mm=3.030cm;
(2)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.
滑块通过光电门B速度为: ;滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为:
;系统的重力势能减少量可表示为:△Ep=mgL-MgLsinθ;比较△Ep和△Ek,若在实验误差允许的范围内相等,即可认为机械能是守恒的.
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