问题 问答题

如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.

实验步骤如下:

①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平.

②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.

③将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.

④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2

⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.

⑥滑块通过光电门1和光电门2时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=______和Ek2=______.

⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=______.(重力加速度为g)

⑧如果满足关系式______,则可认为验证了机械能守恒定律.

答案

(1)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
滑块通过光电门1速度v1=

l
△t1

滑块通过光电门2速度v2=

l
△t2

系统的总动能分别为Ek1=

1
2
(M+m)(
l
t1
)
2
和Ek2=
1
2
(M+m)(
l
t2
)
2

(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=mgs

(3)如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1,即系统重力势能减小量等于动能增加量,则可认为验证了机械能守恒定律.

故答案为:(1)

1
2
(M+m)(
l
t1
)2
1
2
(M+m)(
l
t2
)2

(2)△Ep=mgs  

(3)△Ep=Ek2-Ek1

单项选择题
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