题目内容

  气垫导轨工作时,空气从导轨表  面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计。为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间。步骤如下:

  ①用游标卡尺测量遮光片的宽度d

  ②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块A由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t

  ③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v

  ④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度v,如下表所示:

弹簧劲度系数

k

2k

3k

4k

5k

6k

v (m/s)

0.71

1.00

1.22

1.41

1.58

1.73

v2 (m2/s2)

0.50

1.00

1.49

1.99

2.49

2.99

v3 (m3/s3)

0.36

1.00

1.82

2.80

3.94

5.18

(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如右图所示,读得d        cm

(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v     

(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出弹簧对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是       

(1)0.550 (2分)    (2)d/t (2分)    (3)W与v 2 成正比(2分)

练习册系列答案
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(9分)气垫导轨装置如图甲所示,由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成.气垫导轨工作时可忽略滑块所受的摩擦力。用数字计时器测量滑块通过光电门的时间,从而计算滑块通过光电门时的速度。测量时,在滑块上插一块挡光条,如图所示。当光电门中有物体通过时与之连接的数字计时器(图中未画出)能够显示挡光时间。                 

如图所示,某同学用一端安装有光电门的上述气垫导轨AB做验证机械能守恒定律的实验。实验中,B端放在水平桌面上,而A端用完全相同的小木块垫高,将滑块自A端由静止释放,由数字计时器记录挡光时间。通过调整A端所垫小木块的数量,改变下落高度,再重复做实验,已知挡光条长度为4.00 cm,。

  ①A端所有小木块的高度之和即为滑块滑动过程中下落的高度。用游标卡尺测量其中一块小木块的高度如图,其读数为_________cm。

②某次实验中,滑块通过光电门时,数字计时器显示挡光时间为2×10-2S,则小滑块通过光电门的速度为___ __m/s。(保留三位有效数字)

③根据实验中测量的速度v,滑块下落的高度h,做出随下落的高度h变化的图象,下列各图中正确的是      。                 

④若滑块是从C点由静止释放的,还想完成验证机械能守恒定律实验。必须测量下列哪些物理量     

A.数字计时器显示的挡光时间      B . 滑块的质量

C. BC两点的高度差          D.AB和BC的长度,所有小木块的高度

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