利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖甲所示：

(1)實驗步驟：

①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平．

②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l。

③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s

④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.

⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2.

⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.

(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所求物理量的表達式：

①②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝_______________和Ek2＝__________________.

②在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少ΔEp＝________(重力加速度為g).

(3)如果ΔEp≈Ek2- Ek1，則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定律．

 

【答案】

(M＋m)(l/Δt1)/2　(M＋m)( l/Δt2)/2    mgs

【解析】

試題分析：由于擋光條寬度很小，因此將擋光條通過光電門時的平均速度當(dāng)作瞬時速

度．根據(jù)動能的定義式得：

通過光電門1，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能為

通過光電門2，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能為

系統(tǒng)勢能的減少

考點：驗證機械能守恒定律．

點評：對常見的幾種測量長度工具要熟悉運用，并能正確讀數(shù)．光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?海南）利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖1所示：

（1）實驗步驟：
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；
②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l，結(jié)果如圖2所示，由此讀出l=
9.30
9.30
mm；
③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s=
0.6000
0.6000
m；
④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；
⑤從數(shù)字計時器（圖1中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間△t1和△t2；
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m．
（2）用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式：
①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1=
l
△t1
l
△t1
和v2=
l
△t2
l
△t2
．
②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為Ek1=
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
1
2
（M+m）(
l
△t1
)2
和E k2=
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
1
2
（M+m）(
l
△t2
)2
．
③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少△EP=
mgs
mgs
（重力加速度為g）．
（3）如果△EP=
Ek2-Ek1
Ek2-Ek1
，則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定律．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?淮安三模）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、B，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）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△t1
=
=
△t2（選填“＞”、“=”或“＜”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)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=
8.474
8.474
mm．
（3）滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(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和d已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出
滑塊質(zhì)量M
滑塊質(zhì)量M
和
兩光電門間距離L
兩光電門間距離L
（寫出物理量的名稱及符號）．
（4）若上述物理量間滿足關(guān)系式
mgL=
1
2
（m+M）（
d
△t2
）2-
1
2
（m+M）（
d
△t1
）2
mgL=
1
2
（m+M）（
d
△t2
）2-
1
2
（m+M）（
d
△t1
）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．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）如圖1所示，在水平放置的光滑金屬板中點的正上方有一帶正電的點電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬小球（可視為質(zhì)點，且不影響原電場）以速度v0在金屬板上自左端向右端運動，小球做
勻速直線
勻速直線
運動；受到的電場力做的功為
0
0
．

（2）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2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、B，滑塊P上固定一寬度為d的遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出電壓，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2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）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖2乙中的△t1
=
=
△t2（選填“＞”、“=”或“＜”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
②滑塊P用細(xì)線跨過定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖2甲所示位置釋放，通過計算機得到如圖2乙所示圖象，若△t1、△t2、d和m已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出的物理量是
滑塊的質(zhì)量
滑塊的質(zhì)量
和
兩光電傳感器間距離
兩光電傳感器間距離
．
（3）某金屬材料制成的電阻Rr阻值隨溫度變化而變化，為了測量Rr在0到100℃之間的多個溫度下的電阻阻值．某同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的電路．其中A為量程為1mA、內(nèi)阻忽略不計的電流表，E為電源，R1為滑動變阻器，RB為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)．
①完成下面實驗步驟中的填空：
a．調(diào)節(jié)溫度，使得Rr的溫度達到T1，
b．將S撥向接點l，調(diào)節(jié)
滑動變阻器
滑動變阻器
，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時電流表的讀數(shù)I；
c．將S撥向接點2，調(diào)節(jié)
電阻箱
電阻箱
，使
電流表示數(shù)為I
電流表示數(shù)為I
，記下此時電阻箱的讀數(shù)R0；
d．則當(dāng)溫度為T1時，電阻Rr=
R0
R0
：
e．改變Rr的溫度，在每一溫度下重復(fù)步驟②③④，即可測得電阻溫度隨溫度變化的規(guī)律．
②由上述實驗測得該金屬材料制成的電阻Rr隨溫度t變化的圖象如4圖甲所示．若把該電阻與電池（電動勢E=1.5V，內(nèi)阻不計）、電流表（量程為5mA、內(nèi)阻Rg=100Ω）、電阻箱R′串聯(lián)起來，連成如圖4乙所示的電路，用該電阻作測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個簡單的“金屬電阻溫度計”．
a．電流刻度較大處對應(yīng)的溫度刻度
較小
較小
；（填“較大”或“較小”）
b．若電阻箱取值阻值R'=50Ω，則電流表5mA處對應(yīng)的溫度數(shù)值為
50
50
℃．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?黃岡一模）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、B，滑塊P上固定一寬度為d的遮光條，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）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△
t
 
1
=
=
．（填“＞”“=”或“＜”）△
t
 
2
時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）滑塊P用細(xì)線跨過定滑輪與質(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U-t圖象如圖乙所示，若△
t
 
1
、△
t
 
2
、d和m已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出的物理量是
滑塊質(zhì)量
滑塊質(zhì)量
和
兩光電傳感器間距離
兩光電傳感器間距離
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)（1）為測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，用如圖所示電路．
除干電池、開關(guān)、導(dǎo)線外可供使用的實驗器材還有：
A．電流表（量程0.6A3A）
B．電壓表（量程3V15V）
C．滑動變阻器（阻值范圍0～10Ω額定電流2A）
D．滑動變阻器（阻值范圍0～200Ω額定電流1A）
①請你完成下面的選擇：電流表量程選
 
，
電壓表量程選
 
，滑動變阻器選
 
．
（填器材前面的字母代號）
②在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線完成實物連線；
精英家教網(wǎng)
（2）某學(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、B，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．
精英家教網(wǎng)
①實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的
△t1
 
△t2（選填“＞”、“=”或“＜”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)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=
 
mm．
③滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌的定滑輪與質(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和d已知，要驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出
 
和
 
（寫出物理量的名稱及符號）．
④若上述物理量間滿足關(guān)系式
 
，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒．

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