Question

9．氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1所示，由導(dǎo)軌、滑塊、擋光條、光電門等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔．向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上（圖2），這樣可忽略滑塊所受的摩擦力

用數(shù)字計(jì)時(shí)器測量滑塊通過光電門的時(shí)間，從而計(jì)算滑塊通過光電門時(shí)的速度．測量時(shí)，在滑塊上插一塊擋光條，如圖3所示．擋光條前沿經(jīng)過光電門時(shí)開始計(jì)時(shí)，后沿經(jīng)過光電門時(shí)計(jì)時(shí)停止，計(jì)時(shí)器上顯示的就是滑塊發(fā)生位移l所用的時(shí)間．
如圖4所示，某同學(xué)用一端安裝有光電門的上述氣墊導(dǎo)軌AB做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．當(dāng)光電門中有物體通過時(shí)與之連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）能夠顯示擋光時(shí)間．實(shí)驗(yàn)中，B端放在水平桌面上，而A端用完全相同的小木塊墊高，將滑塊自A端由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄擋光時(shí)間．通過調(diào)整A端所墊小木塊的數(shù)量，改變下落高度，再重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，已知擋光條長度為4.00cm．
（1）A端所有小木塊的高度之和即為滑塊滑動過程中下落的高度．用游標(biāo)卡尺測量其中一塊小木塊的高度如圖5，其讀數(shù)為2.06cm．
（2）某次實(shí)驗(yàn)中，滑塊通過光電門時(shí)，數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示擋光時(shí)間為2×10^-2S，則小滑塊通過光電門的速度為2m/s．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測量的速度v，滑塊下落的高度h，做出$\frac{{v}^{2}}{2}$隨下落的高度h變化的圖象，下列各圖中（圖6）正確的是：C
（4）若滑塊是從C點(diǎn)由靜止釋放的，還想完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)．必須測量下列哪些物理量AC或AD

A．?dāng)?shù)字計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間	B．滑塊的質(zhì)量
C． BC兩點(diǎn)的高度差	D．AB和BC的長度，所有小木塊的高度．

Answer 1

分析 （1）解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）由于擋光時(shí)間很短，因此可以用滑塊通過時(shí)的平均速度來代替瞬時(shí)速度，由此可以求出v₁，v₂的大小；
（3、4）根據(jù)需要驗(yàn)證的方程mgh=$\frac{1}{2}$mv²根據(jù)數(shù)學(xué)$\frac{{v}^{2}}{2}$-h選擇圖象，并選擇所需測量的物理量

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：2cm，游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為0.1×6mm=0.6mm=0.06cm，
所以最終讀數(shù)為：2cm+0.06cm=2.06cm；
（2）d=4cm=0.04m
利用平均速度代替瞬時(shí)速度，因此有：$v=\frac6666666{t}=\frac{0.04}{0.02}m/s=2m/s$；
（3）本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的方程是 mgh=$\frac{1}{2}$mv² 即$\frac{1}{2}$v²=gh，$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象是過原點(diǎn)的直線，故選C．
（4）本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，所以需要測量下落的高度h、瞬時(shí)速度v，比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要測出重物的質(zhì)量m．故選：AC或AD
故答案為：（1）2.06；（2）2；（3）C； （4）AC或AD

點(diǎn)評 對于基本測量儀器如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進(jìn)行有關(guān)測量，紙帶問題中熟練掌握并靈活應(yīng)用勻變速運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律是求出加速度與瞬時(shí)速度的關(guān)鍵