Question

3．某同學(xué)想利用滑塊在傾斜氣墊導(dǎo)軌上的運動來驗證功能定理，如圖所示，測量步驟如下：
（1）將長為L，原來已調(diào)至水平的氣墊導(dǎo)軌的左端墊高H，在導(dǎo)軌上間距為l的兩點處分別安裝光電門P₁和P₂．
（2）用游標(biāo)卡尺測量滑塊上遮光條的寬度d．
（3）接通氣源及光電計時器，將滑塊從導(dǎo)軌左端自由釋放，測定滑塊分別通過兩個光電門時遮光時間為${△}_{{t}_{1}}$和${△}_{{t}_{2}}$．
閱讀上面的實驗步驟回答下列問題：
（1）寫出本實驗驗證?動能定理的原理式$\frac{2glH}{L}=qyfyln9^{2}（\frac{1}{{△t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$（用測出的物理量表示）．
（2）實驗所用滑塊的質(zhì)量m=600g，其他數(shù)據(jù)如下L=1.5m，H=10cm，l=50cm，則實驗中外力所做的功為0.2J．（g=9.80m/s²）
（3）寫出減小實驗系統(tǒng)誤差的一種措施適當(dāng)提高滑塊的初始位置，增大滑塊通過光電門的速度．．

Answer 1

分析 光電門測速度的原理是利用平均速度來代替瞬時速度，求出最后獲得的速度，然后根據(jù)功能關(guān)系即可明確需要驗證的表達(dá)式，外力做的功即為重力做的功，根據(jù)實驗原理分析誤差來源．

解答 解：（1）合外力做功即為重力所做的功為：W=mgh=mglsinθ=mgl$•\frac{H}{L}$，
動能的增加量為：$△{E}_{K}=\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}m（\frac{nzwercp^{2}}{△{t}_{2}^{2}}-\frac{kifhdiu^{2}}{△{t}_{1}^{2}}）$，
由W=△E_K得驗證動能定理的原理式為：$\frac{2glH}{L}=4mwjvcp^{2}（\frac{1}{{△t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$
（2）代入數(shù)據(jù)可得合外力做功為：W=mgl$\frac{H}{L}$=0.6×10×0.5×$\frac{0.1}{1.5}$J=0.2J；
（3）誤差來源來自于滑塊速度的近似處理，可以適當(dāng)提高滑塊的初始位置，增大滑塊通過光電門的速度或減小遮光條的寬度．
故答案為：（1）$\frac{2glH}{L}=pjwspv5^{2}（\frac{1}{{△t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$；（2）0.2J；（3）適當(dāng)提高滑塊的初始位置，增大滑塊通過光電門的速度．

點評 本題關(guān)鍵是根據(jù)實驗原理得出驗證的表示的、知道實驗的具體操作方法和實驗誤差的減小方法．