Question

如果提供你天平、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)探究功與質(zhì)量、速度間定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法.

Answer 1

解析：用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器，可以測(cè)出滑塊經(jīng)過(guò)導(dǎo)軌上某位置的速度.

    如圖所示，滑塊在氣墊導(dǎo)軌上受重力和支持力兩個(gè)力的作用，當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌滑行時(shí)，滑塊重力沿傾斜導(dǎo)軌方向的分力對(duì)滑塊做功.這一分力為，

    在滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的過(guò)程中，這一分力所做的功為W=F₁s=，

    式中m為滑塊（連同遮光條）的質(zhì)量，可用天平測(cè)出；h為墊塊的高度，l為墊塊與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)到導(dǎo)軌底端的距離，s為兩光電門(mén)間的距離，均可用刻度尺測(cè)出.

    以v₁、v₂分別表示滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)G₁、G₂時(shí)的速度，根據(jù)固定在滑塊上的兩遮光條的間距和由數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)G₁、G₂的時(shí)間，即可算出v₁、v₂.

    由m、v₁、v₂組成的式子可能為

    m(v₂-v₁)、m(v₂-v₁)²、m(v₂²-v₁²)、m(v₂-v₁) ³、m(v₂³-v₁³)…

    將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入以上各式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可發(fā)現(xiàn)功與質(zhì)量、速度間的定量關(guān)系.

    由于待測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，物理量之間的關(guān)系又較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)要把m、h、l、s等量都進(jìn)行變化.

    探究結(jié)果表明，功與質(zhì)量、速度間存在著如下的定量關(guān)系：W=m(v₂²-v₁²)= .