用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为m,遮光片两条竖边与导轨垂直;导轨上B点处有一
◎ 题目
用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为m,遮光片两条竖边与导轨垂直;导轨上B点处有一光电门,测得遮光片经过光电门时的挡光时间为t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点间的距离.将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,用g表示重力加速度.完成下列填空和作图: (1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片组成的系统重力势能的减小量表示为△EP=______.动能的增加量表示为△Ek=______.在滑块运动过程中若机械能守恒,则与s的关系式为=______. (2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
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◎ 答案
(1)根据几何关系可得导轨倾角sinθ=
当滑块运动到B点时下降高度h′=s?sinθ=
滑块从A到B过程中系统重力势能减少量为△EP=mgh′=
滑块速度为v=
若机械能守恒应有△EP=△EK,将上式代入整理可得
(2)描点、连线如图所示, 在图中直线上取相距较远的两点,读出两点坐标,由k=可得: k=2.40×104m-1?s-2; 根据(1)的分析可知,要验证机械能守恒,需有:
并用上述测量量表达k0=
故答案为:(1)
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