高考物理創(chuàng)新大一輪（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）版第五章機(jī)械能實(shí)驗(yàn)五

實(shí)驗(yàn)五驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律誤差分析1.減小測量誤差：一是測下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值。2.誤差來源：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp＝mghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力。注意事項(xiàng)1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力。2.重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、密度大的材料。3.一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落。4.紙帶選擇：紙帶要選打點(diǎn)清晰，且1、2兩點(diǎn)距離接近2mm的紙帶，以確保物體做自由落體運(yùn)動(dòng)。5.測長度，算速度：某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt來計(jì)算。熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作【例1】利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。圖1(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________。A.動(dòng)能變化量與勢能變化量B.速度變化量與勢能變化量C.速度變化量與高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________。A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________，動(dòng)能變化量ΔEk＝________。圖2(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是________。A.利用公式v＝gt計(jì)算重物速度B.利用公式v＝eq\r(2gh)計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D.沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2－h(huán)圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確。解析(1)重物下落過程中重力勢能減少，動(dòng)能增加，故該實(shí)驗(yàn)需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢能變化量在誤差范圍內(nèi)是否相等，A項(xiàng)正確。(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，故要選A，需要測紙帶上兩點(diǎn)間的距離，還需要刻度尺，選B，根據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2－0可將等式兩邊的質(zhì)量相消，不需要天平，不需用C。(3)重物的重力勢能變化量為ΔEp＝－mghB，動(dòng)能的變化量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m(eq\f(hC－h(huán)A,2T))2(4)重物重力勢能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，是因?yàn)橹匚锵侣溥^程中存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，C正確。(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)mgh－fh＝eq\f(1,2)mv2－0，則v2＝2(g－eq\f(f,m))h可知，v2－h(huán)圖象就是過原點(diǎn)的一條直線。要想通過v2－h(huán)圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。答案(1)A(2)AB(3)－mghBeq\f(1,2)m(eq\f(hC－h(huán)A,2T))2(4)C(5)不正確，理由見解析熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與分析【例2】(2017·江蘇宿遷模擬)某同學(xué)用如圖3所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖4所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s0＝19.00cm，點(diǎn)A、C間的距離為s1＝8.36cm，點(diǎn)C、E間的距離為s2＝9.88cm，g取9.8m/s2，測得重物的質(zhì)量為m＝1kg。圖3(1)下列做法正確的有__________。A.圖3中兩限位孔必須在同一豎直線上B.實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，使紙帶豎直C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置(2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，重物減少的重力勢能是__________J，打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是__________m/s。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖4(3)根據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度v，量出下落距離s，則以eq\f(v2,2)為縱坐標(biāo)、以s為橫坐標(biāo)畫出的圖象應(yīng)是下面的__________。(4)重物減少的重力勢能總是略大于增加的動(dòng)能，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是__________________。(寫出一條即可)解析(1)題圖中兩限位孔必須在同一豎直線上，實(shí)驗(yàn)前手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，這是為了減小打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間的摩擦，選項(xiàng)A、B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開紙帶，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初、末位置，以減小長度的測量誤差，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)重物減少的重力勢能為ΔEp＝mg(s0＋s1)＝2.68J，由于重物下落時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)任意時(shí)間段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可知，打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為vC＝eq\f(s1＋s2,4T)＝2.28m/s。(3)物體自由下落過程中機(jī)械能守恒，可以得出mgs＝eq\f(1,2)mv2，即gs＝eq\f(1,2)v2，所以eq\f(v2,2)－s圖線應(yīng)是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，選項(xiàng)C正確。(4)在實(shí)驗(yàn)過程中，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力、空氣阻力是存在的，克服阻力做功損失了部分機(jī)械能，因此實(shí)驗(yàn)中重物減小的重力勢能總是略大于增加的能。答案(1)AB(2)2.682.28(3)C(4)重物受到空氣阻力(或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在阻力)熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新1.實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新(1)利用細(xì)線系住鋼球來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(2)利用光電門測鋼球經(jīng)過光電門的速度。2.實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新小球重力勢能的減少量等于小球下擺過程中動(dòng)能的增加量。3.誤差分析與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)因空氣阻力做負(fù)功，導(dǎo)致ΔEk＜ΔEp，所以改進(jìn)方案應(yīng)從修正鋼球速度大小的角度來設(shè)計(jì)。4.本實(shí)驗(yàn)還可以從以下兩個(gè)方面創(chuàng)新(1)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證。(2)利用牛頓管和頻閃照相進(jìn)行驗(yàn)證?！纠?】(2016·江蘇單科，11)某同學(xué)用如圖5所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測出，取v＝eq\f(d,t)作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。圖5(1)ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離。A.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖6所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為v＝________m/s。圖6(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點(diǎn)？請說明理由。(4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。解析(1)鋼球下落高度h，應(yīng)測量釋放時(shí)球心到鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心之間的豎直距離，故選B。(2)遮光條的寬度d＝1.50cm，鋼球的速度v＝eq\f(d,t)＝1.50m/s。(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。(4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝eq\f(l,L)v。答案(1)B(2)1.501.50(3)不同意理由見解析(4)見解析在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率為50Hz，依次打出的點(diǎn)為0，1，2，3，4…n。則：圖7(1)如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證，必須直接測量的物理量為__________________、________________、__________________，必須計(jì)算出的物理量為__________________、__________________，驗(yàn)證的表達(dá)式為__________________。(2)下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是__________(填寫步驟前面的字母)。A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上B.接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落C.取下紙帶，更換新紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面)重新做實(shí)驗(yàn)D.將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶E.選擇打點(diǎn)清晰，1、2兩點(diǎn)距離接近2mm的一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h1，h2，h3…h(huán)n，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3…vnF.分別算出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)和mghn，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)看是否相等解析(1)要驗(yàn)證從第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶對(duì)應(yīng)重物的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，應(yīng)測出第2點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離h26，要計(jì)算第2點(diǎn)和第6點(diǎn)的速度v2和v6，必須測出第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13和第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh26＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,6)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)。(2)實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)锳DBCEF。答案(1)第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的距離h26第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v6mgh26＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,6)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)(2)ADBCEF活頁作業(yè)(時(shí)間：30分鐘)1.某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖1所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖1(1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若該小組采用圖1甲的裝置打出了一條紙帶如圖2所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，請根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小____________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。圖2(3)該小組內(nèi)同學(xué)們根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖3所示，請根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。圖3解析(1)甲，理由是：采用乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(2)vB＝eq\f(AC,2T)＝1.37m/s；(3)因?yàn)閙gh＝eq\f(1,2)mv2，所以v2＝2gh，圖線的斜率是2g，可得g＝9.7m/s2或g＝9.8m/s2。答案(1)甲采用乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或9.82.(2017·南京、鹽城一模)在用“落體法”做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)。小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖4甲所示。他舍棄前面密集的點(diǎn)，以O(shè)為起點(diǎn)，從A點(diǎn)開始選取紙帶上連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…，測出O到A、B、C、…的距離分別為h1、h2、h3、…。電源的頻率為f。圖4(1)為減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，下列操作可行的是________。A.選用鐵質(zhì)重錘B.安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使兩限位孔在同一豎直線上C.釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直D.重錘下落中手始終提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)打B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vB為________。(3)小明用實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)畫出的v2－h(huán)圖象如圖乙所示。圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是___________________________________________________________________。(4)另有四位同學(xué)在圖乙的基礎(chǔ)上，畫出沒有阻力時(shí)的v2－h(huán)圖線，并與其比較，其中正確的是________。解析(1)重錘的密度要大，體積要小，選項(xiàng)A正確；兩限位孔在同一豎直線上和手提紙帶上端使紙帶豎直，都可以減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦，選項(xiàng)B、C正確；手始終提著紙帶，紙帶就不是落體運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)重錘做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的速度等于這一段的平均速度，有vB＝eq\f(h3－h(huán)1,2T)＝eq\f(（h3－h(huán)1）f,2)。(3)紙帶中的O點(diǎn)不是紙帶上第一個(gè)點(diǎn)，打O點(diǎn)時(shí)重錘的速度不為零。(4)有無阻力時(shí)，打O點(diǎn)時(shí)重錘的速度都不為零，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；無阻力時(shí)的打O點(diǎn)時(shí)的速度大于有阻力時(shí)打O點(diǎn)時(shí)的速度，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤。答案(1)ABC(2)eq\f(（h3－h(huán)1）f,2)(3)打O點(diǎn)時(shí)重錘速度不為零(4)B3.(2017·江蘇省揚(yáng)州市高三第一次模擬考試)某同學(xué)用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。通過電磁鐵控制的鐵質(zhì)小球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時(shí)，記錄的擋光時(shí)間為t，用刻度尺測出A、B之間的距離為h，用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑為d(d?h)。重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置，使小球在下落過程中球心通過光電門中的激光束。圖5(1)如圖乙所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)d＝________mm。(2)小球通過光電門時(shí)的速度表達(dá)式v＝________(用題中所給字母表示)。(3)改變A、B間的距離h，多次實(shí)驗(yàn)，作出的h－eq\f(1,t2)圖象為一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，該同學(xué)據(jù)此作出判斷，小球在下落過程中機(jī)械能守恒。你認(rèn)為其判斷依據(jù)是否正確，并說明理由。解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為4mm＋12×0.05mm＝4.60mm。(2)小球通過光電門的時(shí)間很短，可認(rèn)為平均速度等于瞬時(shí)速度，得出速度表達(dá)式為v＝eq\f(d,t)。(3)根據(jù)機(jī)械能守恒有mgh＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)，得出h＝eq\f(d2,2gt2)，除了看出h－eq\f(1,t2)圖象是一條過原點(diǎn)的直線，還需驗(yàn)證斜率的大小。答案(1)4.60(2)eq\f(d,t)(3)不正確應(yīng)利用圖線求出斜率k，若在誤差允許范圍內(nèi)k＝eq\f(d2,2g)，則小球機(jī)械能守恒4.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，頻閃儀每隔0.05s閃光一次，如圖6所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表。(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖6時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s。(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝________J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________J。(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是________________________。解析(1)v5＝eq\f(16.14＋18.66,2×0.05)×10－2m/s＝3.48m/s。(2)重力勢能的增量ΔEp＝mgΔh，代入數(shù)據(jù)可得ΔEp≈1.24J，動(dòng)能減少量為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)，代入數(shù)據(jù)可得ΔEk≈1.28J。(3)由計(jì)算可得ΔEp<ΔEk，主要是由于存在空氣阻力。答案(1)3.48(2)1.241.28(3)<存在空氣阻力5.(2017·江蘇省南通市、泰州市高三第一次模擬考試)圖7甲是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置，氣墊導(dǎo)軌上安裝了1、2兩個(gè)光電門，滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細(xì)線繞過定滑輪與鉤碼相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。圖7(1)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度為________mm。(2)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源后，給滑塊一個(gè)初速度，使它從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間。為使氣墊導(dǎo)軌水平，可采取的措施是________。A.調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些B.調(diào)節(jié)P使軌道左端降低一些C.遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些D.滑塊的質(zhì)量增大一些(3)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，測出滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，遮光條的寬度用d表示，已知重力加速度為g?，F(xiàn)將滑塊從圖示位置由靜止釋放。①若滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)鉤碼未著地，測得兩光電門中心間距L，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為t1、t2，則驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是______________________________________________________________________________________________________________________________________。②若滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)鉤碼已著地，為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已測得鉤碼初始位置離地的高度h，還需測量的一個(gè)物理量是______________________________。解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為13mm＋10×0.05mm＝13.50mm。(2)不掛鉤碼時(shí)，滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過2的時(shí)間，說明從光電門1到2速度變大，軌道左端偏低，應(yīng)使左端升高一些，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；為使氣墊導(dǎo)軌水平，與遮光條寬度和滑塊質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。(3)①鉤碼重力勢能減少量轉(zhuǎn)化為鉤碼和滑塊的動(dòng)能，有mgL＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t2)))\s\up12(2)－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t1)))\s\up12(2)))＝eq\f(1,2)(M＋m)d2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,2))－\f(1,teq\o\al(2,1))))；②鉤碼著地后，滑塊勻速運(yùn)動(dòng)。鉤碼運(yùn)動(dòng)h距離過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒，此時(shí)守恒表達(dá)式為mgh＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\f(d2,teq\o\al(2,2))，需測出遮光條通過光電門2的時(shí)間。答案(1)13.50(2)A(3)①mgL＝eq\f(1,2)(m＋M)d2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,2))－\f(1,teq\o\al(2,1))))②遮光條通過光電門2的時(shí)間6.用圖8甲裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：光滑圓弧末端B與桌面邊緣水平相切，實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖8①在木板上用圖釘固定好白紙和復(fù)寫紙，然后按圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。②讓小球從斜槽頂端靜止釋放，小球滑到斜槽的底端時(shí)撞到木板，在白紙上留下的痕跡為O。③把木板沿水平向右移動(dòng)s距離后再將其固定，再將小球從A點(diǎn)靜止釋放，小球水平拋出后撞到木板在白紙上留下痕跡為P，并測出OP之間的高度H1。④將木塊向右移動(dòng)到距離桌面邊緣分別為2s、3s、4s遠(yuǎn)處固定，依次重復(fù)步驟②，計(jì)小球依次在白紙上留下的痕跡為Q、R、T，測出OQ、OR、OT的距離H2、H3、H4。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖9所示的s2－H圖象。圖9(1)用圖8裝置來探究小球斜面A點(diǎn)處運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)處這一過程中機(jī)械能是否守恒，還需知道的物理量是________(請附上相關(guān)符號(hào))。(2)實(shí)驗(yàn)中s2與H之間的關(guān)系為s