填空题8.0分
物理

16.利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间,用表示点到光电门处的距离,表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过点时的瞬时速度。实验时滑块在处由静止开始运动,测得遮光片经过光电门时的挡光时间

(1)滑块通过点的瞬时速度可表示为                   (用题中字母表示);

(2)某次实验测得倾角,滑块从处到达处时,组成的系统动能增加量可表示为       ,滑块从处到达处的过程中,系统的重力势能减少量可表示为       在误差允许的范围内,若,则可认为系统的机械能守恒;重力加速度用表示(用题中字母表示)。

(3)在⑵描述的实验中,某同学改变间的距离,作出的图象如图所示,并测得,则重力加速度       m/s2

考察知识点

  • 验证机械能守恒定律

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正确答案及相关解析

正确答案

(1)      (2)    (3)9.6

解析

(1)由于光电门的宽度b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B速度为:

(2)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为:△E=(M+m)(2=

系统的重力势能减少量可表示为:△Ep=mgd﹣Mgdsin30°=(m﹣)gd;

(3)由得: ,又 即

由图像知斜率,所以  故

考查方向

本题主要考查了    

解题思路

       这是一个根据书本上验证机械能守恒定律的实验改装后的题目.这题的关键在于研究对象不是单个物体而是滑块、遮光片与砝码组成的系统.对于系统的重力势能变化量要考虑系统内每一个物体的重力势能变化量.动能也是一样.光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度b很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。

       根据变量的数据作出图象,结合数学知识求出斜率.

易错点

由于光电门的宽度b很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。

知识点

验证机械能守恒定律