Question

13．某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示．在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、D，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連．滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象．

（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）至于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△t₁等于△t₂（選填“大于”、“等于”或“小于”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)水平．
（2）用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d=8.475mm．
（3）滑塊P用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖象如圖乙所示，若△t₁、△t₂、m、g和d已知，若已測出滑塊質(zhì)量M，兩光電門間距離L． 上述物理量間滿足關(guān)系式mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracawgaqas{△{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracusgkqwc{△{t}_{1}}$）²，則表明在上述過程中，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時間相同，說明滑塊勻速運動，氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）看清精確度，先讀固定刻度尺，再讀旋轉(zhuǎn)刻度尺，最后加上估計值．
（3）鉤碼重力勢能的減小等于滑塊和鉤碼動能的增加，列出表達(dá)式，由此來確定需要測量的量．

解答 解：（1）輕推滑塊，放手使其自由滑動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時間相同，說明滑塊勻速運動，氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．即△t₁、△t₂間滿足△t₁=△t₂關(guān)系，則說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）固定刻度尺讀數(shù)為：8.0mm，旋轉(zhuǎn)刻度尺讀數(shù)為：47.5×0.01mm=0.475mm，
故遮光條寬度d=8.475mm．
（3）設(shè)滑塊質(zhì)量為M，兩光電門間距離L，依據(jù)給定的連接方式可知，比較鉤碼重力勢能的減小與滑塊和鉤碼動能的增加之間的關(guān)系，
即：mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracqges0ug{△{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fraceos4yao{△{t}_{1}}$）²，可驗證機械能守恒，
故答案為：（1）等于，
（2）8.475；
（3）mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracyqumaqs{△{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracs0yucuo{△{t}_{1}}$）²．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果，要學(xué)會透過問題看本質(zhì)．