问题 问答题

如图所示,是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.图(甲)中a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.图(乙)中在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平气垫导轨上,并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连.测得滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g.将滑块在图示位置释放后,光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2

(1)实验中还需要测量的物理量是______(在以后的表达中统一用字母A表示该量).

(2)本实验中验证机械能守恒的表达式为:

1
2
(m+M)(
d
t2
)2=______(用题目中给定的字母表示).

(3)若气垫导轨的左侧高,测得系统的动能增加量______钩码的重力势能减少量.(填“>”、“=”或“<”)

答案

(1)实验原理是:求出通过光电门1时的速度v1,通过光电门1时的速度v2,测出两光电门间的距离A,在这个过程中,减少的重力势能能:△Ep=mgA,增加的动能为:

1
2
(M+m)
v22
-
1
2
(M+m)
v21
再比较减少的重力势能与增加的动能之间的关系,所以需要测出光电门间的距离A.

(2)我们验证的是:△Ep与△Ek的关系,即验证:△Ep=△Ek代入得:

mgA=

1
2
(M+m)
v22
-
1
2
(M+m)
v21

又:v1=

d
t1
;v2=
d
t2
代入得:

mgA=

1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(
d
t1
2

即:

1
2
(m+M)(
d
t2
2=mgA+
1
2
(M+m)(
d
t1
2

(3)将气垫导轨倾斜后,由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入,故增加的动能和减少的重力势能不相等:若左侧高,系统动能增加量大于重力势能减少量;若右侧高,系统动能增加量小于重力势能减少量.

故答案为:(1)两光电门中心之间的距离A;(2)mgA+

1
2
(m+M)(
d
t1
)
2
;(3)>.

单项选择题 共用题干题
单项选择题 案例分析题