Question

14．在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置．先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后用墊塊把導(dǎo)軌一端適當(dāng)墊高，用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量m，用刻度尺測(cè)出滑塊上面擋光板的寬度l，使滑塊從軌道上端某處開始下滑距離L，下滑高度為H，測(cè)出兩光電門G₁和G₂距離為s，滑塊通過(guò)兩光電門G₁和G₂的時(shí)間分別為△t₁和△t₂．則：
（1）滑塊通過(guò)光電門G₁和G₂時(shí)的速度分別為v₁=$\frac{l}{{△t}_{1}}$，v₂=$\frac{l}{{△t}_{2}}$；
（2）滑塊由G₁到G₂這段過(guò)程中動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]，；
（3）滑塊由G₁到G₂這段這段過(guò)程中下降的高度h=$\frac{Hs}{L}$；
（4）滑塊所受重力做功W=$\frac{mgHs}{L}$；
（5）探究結(jié)果的表達(dá)式是$\frac{mgHs}{L}$=$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]（以上結(jié)果均用題中已知物理量的符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 光電門測(cè)量瞬時(shí)速度是實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
實(shí)驗(yàn)要測(cè)量滑塊動(dòng)能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力，對(duì)滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；實(shí)驗(yàn)要測(cè)量滑塊動(dòng)能的增加量和合力做的功，求出合力的功和動(dòng)能的增加量即可．

解答 解：（1）由于光電門的寬度L很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
滑塊通過(guò)光電門G₁和G₂時(shí)的速度分別為v₁=$\frac{l}{{△t}_{1}}$，v₂=$\frac{l}{{△t}_{2}}$，
（2）滑塊由G₁到G₂這段過(guò)程中動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]，
（3）使滑塊從軌道上端某處開始下滑距離L，下滑高度為H，測(cè)出兩光電門G₁和G₂距離為s，
所以滑塊由G₁到G₂這段這段過(guò)程中下降的高度h=$\frac{Hs}{L}$，
（4）滑塊所受重力做功W=mgh=$\frac{mgHs}{L}$，
（5）探究結(jié)果的表達(dá)式是$\frac{mgHs}{L}$=$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]，
故答案為：（1）$\frac{l}{{△t}_{1}}$；$\frac{l}{{△t}_{2}}$
（2）$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]，
（3）$\frac{Hs}{L}$
（4）$\frac{mgHs}{L}$
（5）$\frac{mgHs}{L}$=$\frac{1}{2}$m[${（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}$-${（\frac{l}{{△t}_{1}}）}^{2}$]

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們可能是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)的原理都是我們學(xué)過(guò)的物理規(guī)律．做任何實(shí)驗(yàn)問(wèn)題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決．