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        1. (2010?海南)利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置示意圖如圖1所示:

          (1)實驗步驟:
          ①將氣墊導軌放在水平桌面上,桌面高度不低于lm,將導軌調(diào)至水平;
          ②用游標卡尺測量擋光條的寬度l,結(jié)果如圖2所示,由此讀出l=
          9.30
          9.30
          mm;
          ③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s=
          0.6000
          0.6000
          m;
          ④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2;
          ⑤從數(shù)字計時器(圖1中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間△t1和△t2
          ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.
          (2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式:
          ①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1=
          l
          t1
          l
          t1
          和v2=
          l
          t2
          l
          t2

          ②當滑塊通過光電門1和光電門2時,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1=
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t1
          )
          2
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t1
          )
          2
          和E k2=
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t2
          )
          2
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t2
          )
          2

          ③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少△EP=
          mgs
          mgs
          (重力加速度為g).
          (3)如果△EP=
          Ek2-Ek1
          Ek2-Ek1
          ,則可認為驗證了機械能守恒定律.
          分析:解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項.
          不同的尺有不同的精確度,注意單位問題.
          光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法.由于光電門的寬度l很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
          紙帶法實驗中,若紙帶勻變速直線運動,測得紙帶上的點間距,利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度,從而求出動能.根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值.
          解答:解:(1)l=9mm+0.05mm×6=9.30mm
          s=80.00cm-20.00cm=60.00cm
          (2)①由于擋光條寬度很小,因此將擋光條通過光電門時的平均速度當作瞬時速度.
          v1=
          l
          t1
          ,v2=
          l
          t2

          ②根據(jù)動能的定義式得:
          通過光電門1,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能為E k1=
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t1
          )
          2

          通過光電門2,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能為E k2=
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t2
          )
          2

          ③系統(tǒng)勢能的減少△EP=mgh=mgs
          (3)如果△EP=△E k=Ek2-Ek1 即重力勢能的減小量等于動能的增加量,則可認為驗證了機械能守恒定律.
          故答案為:(1)②9.30
          ③0.6000
          (2)①
          l
          t1
          ,
          l
          t2

          1
          2
          (M+m)(
          l
          t1
          )
          2
          ,
          1
          2
          (M+m)(
          l
          t2
          )
          2

          ③mgs
          (3)Ek2-Ek1
          點評:對常見的幾種測量長度工具要熟悉運用,并能正確讀數(shù).
          光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法.由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
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