Question

a、b、c为一滑块在气垫导轨上自由下滑，现用数码相机连拍三张照片，如图所示中，时间间隔均为0.2s．
（1）滑块自由下滑时的加速度

 

m/s²；
（2）图a中滑块的速度大小

 

m/s；
（3）某同学想用上述三张照片来验证机械能守恒定律，是否可行？答：

 

（填“可行”或“不可行”），在实验前要不要对气垫导轨作调整？答：

 

（填“需要”或“不需要”）；
需要测量哪些物理量？（当地重力加速度为已知）
答：

 

（用中文字书写）．

Answer 1

分析：（1）读出连续两段时间内滑块通过的位移，根据匀变速直线运动的推论：△x=aT²求解加速度；
（2）运用匀变速直线运动的推论：一段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，求出b中滑块的速度，由运动学速度公式v=v₀+at求图a中滑块的速度大小．
（3）本题可以测出滑块的重力势能的减小量和动能的增加量，从而来验证机械能守恒定律，根据需要验证的方程，确定需要测量哪些物理量．

解答：解：（1）由a、b、c三图分别读出滑块左侧对应的刻度为：x₁=36.5cm，x₂=53.0cm，x₃=72.5cm，
根据匀变速直线运动的推论：△x=aT²有：（x₃-x₂）-（x₂-x₁）=aT²
则得：a=

(x3-x2)-(x2-x1)

T2

=

(72.5-53.0)-(53.0-36.5)

0．22

×10-2=0.75m/s²
（2）图b中滑块的速度大小为：v_b=

x3-x1

2T

=

72.5-36.5

2×0.2

×10^-2m/s=0.9m/s
则图a中滑块的速度大小为：v_a=v_b-aT=0.9-0.75×0.2=0.75m/s
（3）利用上述三张照片可以来验证机械能守恒定律．在实验前不要对气垫导轨作调整，因为滑块在气垫导轨上下滑时摩擦力已经较小．
需要验证的方程是：mgxsinα=

1

2

mv2
故需要测量：①导轨的倾角α；②滑块的初始位置刻度值；③滑块在每个的刻度值．或①导轨的倾角；②滑块在每个的刻度值．
故答案为：
（1）0.75
（2）0.75
（3）可行；不需要，因为滑块在气垫导轨上下滑时摩擦力已经较小；①导轨的倾角；②滑块的初始位置刻度值；③滑块在每个的刻度值．或①导轨的倾角；②滑块在每个的刻度值．

点评：本题考查迁移能力．解决本题的关键是知道实验的原理，通过原理确定测量的步骤以及需要测量的物理量，同时在纸带法实验中要熟练应用匀变速直线运动的规律以及推论解答实验问题．根据需要验证的方程确定需要测量的物理量．