Question

14．某同學利用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律．在氣墊導軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過定滑輪與鉤碼相連．
（1）實驗時要調整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等，則表示氣墊導軌已調整至水平狀態(tài)．
（2）實驗時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d（寬度d極�。�，滑塊和遮光條的總質量M，鉤碼質量m．由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t₁、t₂，則滑塊通過光電門1時速度大小為$\fracnnjthlv{{t}_{1}}$，滑塊通過光電門2時速度大小為$\fractthz1f5{{t}_{2}}$，系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式是mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracfv31zrp{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracd13blxt{{t}_{1}}$）²．

Answer 1

分析 明確實驗原理以及氣墊導軌裝置的特點可正確解答；
依據(jù)滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度，再表示出鉤碼的重力勢能減少量和系統(tǒng)動能增加量的大小來驗證機械能守恒定律．

解答 解：（1）實驗時要調整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等，則表示氣墊導軌調整至水平狀態(tài)．
（2）滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．
則滑塊通過光電門1時速度大小為：v₁=$\frac9df3pfz{{t}_{1}}$，滑塊通過光電門2時速度大小為：v₂=$\fraclbvh9xz{{t}_{2}}$，
鉤碼的重力勢能減少了mgL，系統(tǒng)動能增加了$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracjxzxjzp{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracpvhlhhb{{t}_{1}}$）²  
則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式是：mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fract7tvppb{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracp7rvfrn{{t}_{1}}$）²  
故答案為：
（1）能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等；   
（2）$\fracldvhpzj{{t}_{1}}$，$\frac77jdxzv{{t}_{2}}$，mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fraczhjvp1v{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac11ppxfn{{t}_{1}}$）²．

點評 考查掌握軌道是否水平的判定依據(jù)，這是物理實驗的基礎．同時處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項，最后理解求解瞬時速度的方法．