Question

氣墊導(dǎo)軌是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的常用儀器，與其他儀器相結(jié)合可以完成很多實(shí)驗(yàn)。氣墊導(dǎo)軌接通氣源后，與之配套的滑塊就可以在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)。現(xiàn)利用這套設(shè)備與其他儀器相結(jié)合測(cè)量一個(gè)被壓縮的輕質(zhì)短彈簧的彈性勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a.接通氣源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；

b.按如圖所示放置滑塊A、B和已被細(xì)線(xiàn)拴緊的輕彈簧，并測(cè)出滑塊A與左端擋板P的距離L₁和滑塊B與右端擋板Q的距離L₂；

c.燒斷細(xì)線(xiàn)，彈簧將兩滑塊左右彈開(kāi)，分別測(cè)出A到P的時(shí)間t₁和B到Q的時(shí)間t₂。

(1)實(shí)驗(yàn)中，使用滑塊如何檢驗(yàn)接通氣源的導(dǎo)軌是否水平。_________________(不超過(guò)20個(gè)字)

(2)本實(shí)驗(yàn)還須測(cè)量的物理量是(并寫(xiě)出相應(yīng)物理量的字母，以備下面使用_____________。

(3)用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)出該彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為_(kāi)____________________。

Answer 1

(1)將滑塊輕放在導(dǎo)軌上，看滑塊能否保持靜止

(2)兩個(gè)滑塊的質(zhì)量M_A和M_B

(3)

解析：(1)滑塊放在接通氣源的導(dǎo)軌上(因無(wú)摩擦)，僅受重力G和導(dǎo)軌對(duì)它的支持力N，若導(dǎo)軌不水平，則此二力不平衡，合力不為0，滑塊將由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。只有當(dāng)導(dǎo)軌是水平的，N、G二力才能平衡，滑塊放于其上才能處于靜止?fàn)顟B(tài)。

故檢驗(yàn)方法是：將滑塊輕放在導(dǎo)軌上，看滑塊能否靜止。

(2)燒斷細(xì)線(xiàn)后，彈簧將其彈性勢(shì)能逐漸釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)化為A、B兩滑塊的動(dòng)能。當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能全部釋放出來(lái)，此時(shí)A、B兩滑塊的動(dòng)能和，故只要求出此時(shí)A、B兩滑塊的動(dòng)能和最大，就可知道被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能E_p。

設(shè)A、B被彈出后的速度分別為v_A、v_B,A、B兩滑塊質(zhì)量分別為M_A、M_B，則E_p=                                           ①

A、B被彈出后在導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動(dòng)，則

v_A=                                                 ②

綜合①②得：

E_P=

L₁、L₂、t₁、t₂均已測(cè)出故還須測(cè)量的物理量是兩滑塊的質(zhì)量M_A、M_B。

(3)由(2)中分析得彈簧彈性勢(shì)能

E_p=M_A。