试题分析: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.
解:(1)滑块、遮光片下降重力势能减小,砝码上升重力势能增大.
所以滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量△E
P=Mg
﹣mgs
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.
v
B=
根据动能的定义式得出:
△E
k=
(m+M)v
B2=
若在运动过程中机械能守恒,△E
k=△E
P与s的关系式为
(2)见图
运用数学知识求得斜率k=
=2.40×10
4m
﹣1?s
﹣2由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
直线的斜率k
o=
比较k与k
o,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律.
故答案为:(1)Mg
﹣mgs,
,
;
(2)如图,2.40
点评:这个实验对于我们可能是一个新的实验,但该实验的原理都是我们学过的物理规律.
做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决.对于系统问题处理时我们要清楚系统内部各个物体能的变化.
求斜率时要注意单位和有效数字的保留.