Question

7．如圖所示，是用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗，在滑塊上安裝一 遮光板，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上并靜止在A處，并通過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電計時器安裝在B處．測得滑塊（含遮光板）質(zhì)量為M、鉤碼總質(zhì)量為m、遮光板寬度為d、當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．將滑塊在圖示A位置靜止釋放后，光電計時器記錄下遮光板通過光電門的時間分別為△t．
（1）實驗中是否需要要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M否（填：是、否）
（2）實驗中還需要測量的物理量是AB間的距離L（用文字及相應(yīng)的符號表示）．
（3）本實驗中驗證機械能守恒的表達式為：mgL=$\frac{1}{2}（M+m）（\fraczhv8pyo{△t}）^{2}$（用以上對應(yīng)物理量的符號表示）．
（4）如果實驗結(jié)果系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量，請指出實驗的調(diào)節(jié)可能出的原因氣墊導(dǎo)軌不水平．
（5）若用本實驗裝置探究加速度與合外力的關(guān)系，則滑塊的加速度表達式為：a=$\frac{dh8ldee^{2}}{2L（△t）^{2}}$．（用以上對應(yīng)物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）實驗中驗證系統(tǒng)機械能守恒，不需要滿足繩子的拉力等于鉤碼的重力．
（2、3）根據(jù)系統(tǒng)重力勢能的減小量等于動能的增加量列出表達式，從而確定還需要測量的物理量．
（4）根據(jù)實驗的原理，分析系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減小量的原因．
（5）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門的速度，結(jié)合速度位移公式得出加速度的表達式．

解答 解：（1）實驗中驗證系統(tǒng)機械能守恒，不需要讓鉤碼的重力等于繩子的拉力，故不要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M；
（2、3）系統(tǒng)重力勢能的減小量△E_p=mgL，系統(tǒng)動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）（\fract191nbu{△t}）^{2}$，則需驗證機械能守恒的表達式為：mgL=$\frac{1}{2}（M+m）（\fracw4xlo7r{△t}）^{2}$，
故實驗中還需要測量的物理量是AB間的距離L．
（4）如果實驗結(jié)果系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量，則可能是氣墊導(dǎo)軌不水平造成的．
（5）滑塊通過光電門B的速度v=$\fracjwhkkow{△t}$，則加速度a=$\frac{{v}^{2}}{2L}=\frac{hn19alz^{2}}{2L（△t）^{2}}$．
故答案為：（1）否，（2）AB間的距離L，（3）mgL=$\frac{1}{2}（M+m）（\fracyyobgsl{△t}）^{2}$，（4）氣墊導(dǎo)軌不水平，（5）a=$\frac{66kkdje^{2}}{2L（△t）^{2}}$．

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．