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利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示

发布时间:2023-09-12 21:43:38

A. 利用气垫导轨(摩擦可以忽略)验证系统机械能守恒定律,实验装置如图所示:(1)实验步骤:①将气垫导轨

(2)①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专代替瞬属时速度.
滑块通过光电门1速度v 1 =
l
△t 1

滑块通过光电门2速度v 2 =
l
△t 2

系统的总动能分别为E k1 =
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2 和E k2 =
1
2
(M+m)(
l
△t 1
2
②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△E p =mgs
(3)如果满足关系式△E p =E k2 -E k1 ,即系统重力势能减小量等于动能增加量,则可认为验证了机械能守恒定律.
故答案为:(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. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷

(1)该实验装置验证滑块P和钩码Q组成的系统机械能是否守恒,对于单个P和Q,机械能不守恒.故选:C.
(2)如果遮光条通过光电门的时间相等,即△t1=△t2,说明遮光条做匀速运动,即说明气垫导轨已经水平.
(3)要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量,光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
vB=

d
t2
vA=
d
t1

滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=
1
2
(M+m)(
d
t2
)2?
1
2
(M+m)(
d
t1
)2,
滑块和砝码组成的系统重力势能的减小量△Ep=mgL
可知只要满足mgL=
1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(
d
t1
2,系统机械能守恒.
(4)系统重力势能的减小量△Ep=mgL=0.02×9.8×1.60=0.314J.
系统动能的增加量△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.
故答案为:(1)C,(2)=,
(3)mgL=
1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(<

C. 用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置如图所示,先非常仔细地把导轨调成水平,然后用垫块把导轨一端垫高H

由于光来电门的宽度L很小,所自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1速度v1=

d
t1
L
t1
=0.6m/s
滑块通过光电门2速度v2=
L
t2
=1.5m/s
根据动能的定义式得出:
动能的增加量△EK=
1
2
m
v
2

D. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.(1)实验前需要调整气垫

(1)当气垫导轨接通电源后,导轨可以认为是光滑的,判断是否水平的方法是:接通电源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的嫌悔毕(或轻推滑块,滑块能基前简本做匀速直线运动).
(2)游标卡尺主尺读数为0.5cm,游标尺上第2个刻度与主尺上某一刻度对齐,则游标读数为2×0.1=0.2mm=0.02cm,所以最终读数为:0.5cm+0.02cm=0.52cm;
由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度,因此滑块经过光电门时的瞬时速度为:v=

d
t
=0.43m/s;
根据实验原理可知,该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒,故需要测量的物理量为:滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s,滑块的质量M.
(3)钩码和滑块所组成的系统为研究对象,其重力势能的减小量为mgs,
系统动能的增量为:
1
2
(m+M)(
d
△t
2,因此只要比较二者是否相等,即可验证系统机械能是否守恒.
故答案为:(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).
(2)芹芹0.52,0.43;
(3)mgs,
1
2
(m+M)(
d
△t
2

E. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.在气垫导轨上相隔一定距离的两处

(1)气垫导轨水平,则滑块不受外力作用做匀速直线运动,通过光电门的时间相专等.
(2)要利用属此装置验证机械能守恒定律,则要计算重力势能的变化量和动能的变化量,即mgh=

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

所以还应测量滑块的质量,两光电传感器间距离.
故答案为:=,滑块质量、两光电传感器间距离.

F. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图甲所示: 小题1:实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌


小题:9.3060.00(答案在59.96~60.04之间的,也给分)
小题2:

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