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利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律的實驗裝置如圖甲所示

發布時間:2023-09-12 21:43:38

A. 利用氣墊導軌(摩擦可以忽略)驗證系統機械能守恆定律,實驗裝置如圖所示:(1)實驗步驟:①將氣墊導軌

(2)①由於光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內的平均速度專代替瞬屬時速度.
滑塊通過光電門1速度v 1 =
l
△t 1

滑塊通過光電門2速度v 2 =
l
△t 2

系統的總動能分別為E k1 =
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2 和E k2 =
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2
②在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統勢能的減少△E p =mgs
(3)如果滿足關系式△E p =E k2 -E k1 ,即系統重力勢能減小量等於動能增加量,則可認為驗證了機械能守恆定律.
故答案為:(2)①
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2
②mgs
(3)=E k2 -E k1

B. 某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律,實驗裝置如圖甲所示.當氣墊導軌正常工作時導軌兩側噴

(1)該實驗裝置驗證滑塊P和鉤碼Q組成的系統機械能是否守恆,對於單個P和Q,機械能不守恆.故選:C.
(2)如果遮光條通過光電門的時間相等,即△t1=△t2,說明遮光條做勻速運動,即說明氣墊導軌已經水平.
(3)要驗證滑塊和砝碼組成的系統機械能是否守恆,就應該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量,光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法.由於光電門的寬度很小,所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度.
vB=

d
t2
vA=
d
t1

滑塊和砝碼組成的系統動能的增加量△Ek=
1
2
(M+m)(
d
t2
)2?
1
2
(M+m)(
d
t1
)2,
滑塊和砝碼組成的系統重力勢能的減小量△Ep=mgL
可知只要滿足mgL=
1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(
d
t1
2,系統機械能守恆.
(4)系統重力勢能的減小量△Ep=mgL=0.02×9.8×1.60=0.314J.
系統動能的增加量△Ek=
1
2
(M+m)(
d
t2
)2?
1
2
(M+m)(
d
t1
)2=
1
2
(0.18+0.02)[(
8.4×10?3
4.2×10?3
)2?(
8.4×10?3
8.4×10?3
)2]=0.300J.
故答案為:(1)C,(2)=,
(3)mgL=
1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(<

C. 用氣墊導軌驗證機械能守恆定律的裝置如圖所示,先非常仔細地把導軌調成水平,然後用墊塊把導軌一端墊高H

由於光來電門的寬度L很小,所自以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度.
滑塊通過光電門1速度v1=

d
t1
L
t1
=0.6m/s
滑塊通過光電門2速度v2=
L
t2
=1.5m/s
根據動能的定義式得出:
動能的增加量△EK=
1
2
m
v
2

D. 某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統機械能守恆.(1)實驗前需要調整氣墊

(1)當氣墊導軌接通電源後,導軌可以認為是光滑的,判斷是否水平的方法是:接通電源,將滑塊靜置於氣墊導軌上,若滑塊基本保持靜止,則說明導軌是水平的嫌悔畢(或輕推滑塊,滑塊能基前簡本做勻速直線運動).
(2)游標卡尺主尺讀數為0.5cm,游標尺上第2個刻度與主尺上某一刻度對齊,則游標讀數為2×0.1=0.2mm=0.02cm,所以最終讀數為:0.5cm+0.02cm=0.52cm;
由於遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度,因此滑塊經過光電門時的瞬時速度為:v=

d
t
=0.43m/s;
根據實驗原理可知,該實驗中需要比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機械能是否守恆,故需要測量的物理量為:滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s,滑塊的質量M.
(3)鉤碼和滑塊所組成的系統為研究對象,其重力勢能的減小量為mgs,
系統動能的增量為:
1
2
(m+M)(
d
△t
2,因此只要比較二者是否相等,即可驗證系統機械能是否守恆.
故答案為:(1)接通氣源,將滑塊靜置於氣墊導軌上,若滑塊基本保持靜止,則說明導軌是水平的(或輕推滑塊,滑塊能基本做勻速直線運動).
(2)芹芹0.52,0.43;
(3)mgs,
1
2
(m+M)(
d
△t
2

E. 某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律,實驗裝置如圖甲所示.在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處

(1)氣墊導軌水平,則滑塊不受外力作用做勻速直線運動,通過光電門的時間相專等.
(2)要利用屬此裝置驗證機械能守恆定律,則要計算重力勢能的變化量和動能的變化量,即mgh=

1
2
(m+M)v22?
1
2
(m+M)v12,其中v1=
d
t1
v2=
d
t2

所以還應測量滑塊的質量,兩光電感測器間距離.
故答案為:=,滑塊質量、兩光電感測器間距離.

F. 利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律,實驗裝置示意圖如圖甲所示: 小題1:實驗步驟:①將氣墊導軌放在水平桌


小題:9.3060.00(答案在59.96~60.04之間的,也給分)
小題2:

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