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(2014•淮安模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如1图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/19 03:09:31
(2014•淮安模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如1图所示,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,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b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B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度b,结果如图2所示,由此读出b=______mm;
(2)滑块通过B点的瞬时速度可表示为
b
t
(1)宽度b的读数为:3mm+17×0.05mm=3.85mm;
(2)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:vB=
b
t;
(3)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=
1
2(M+m)(
b
t)2=
(m+M)b2
2t2;
系统的重力势能减少量可表示为:△Ep=mgd-Mgdsin30°=(m-
M
2)gd;
比较△Ep和△Ek,若在实验误差允许的范围内相等,即可认为机械能是守恒的.
(4)根据系统机械能守恒有:
1
2(M+m)v2=(m-
M
2)gd; 
则v2=2×
m−
M
2
M+mgd
若v2-d图象,则图线的斜率:k=2×
m−
M
2
M+mg;
由图象可知,k=
2.4
0.5;
则有:g=
M+m
m−
M

k
2
代入数据得:g=9.6m/s2
故答案为:(1)3.85mm;  (2)
b
t;(3)
(m+M)b2
2t2,(m-
M
2)gd;(4)9.6.