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    (10分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：

           

    （1）实验步骤：

    ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；

    ②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图2所示，由此读出L=            mm；

    ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离S；

    ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；

    ⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；

    ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．

    （2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：

    ①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=           和E k2=            ．

    ②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量△EP=        （重力加速度为g）．

    （3）如果在实验误差允许的范围内，△EP=             ，则可认为验证了机械能守恒定律．

     

    【答案】

    （1）  9.30

    （2）Ek1=     E k2=     △EP=mgS

    （3）△EP=   

    【解析】

    试题分析：游标卡尺读数：主尺（ 9mm）+精确度（）×与主尺对齐刻线（6）＝9.30mm.

    由于挡光条通过光电门的时间短，可以粗略处理为匀速，由得，通过光电门1、2的速度分别为： ，根据得：当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为，。根据重力做功与重力势能的变化关系：系统重力势能的减少量为mgs，在误差允许的范围内，减少的重力势能应等于增加的动能即：

    考点：本题考查验证机械能守恒。

     

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，如图所示用垫块把导轨一端垫高H，将一质量为m的滑块由轨道上端某一处滑下，滑块上表面装有宽度为d=3.00cm的挡光片，它通过光电门G时，光电门记录挡光片通过的时间，从而可以求得滑块的速度．重复实验，让滑块总是从同一位置滑下，改变光电门的位置，就可以得到滑块通过不同位置时的速度．取光电门的任意两个位置，可以算出滑块动能的增量△Ek，如再算出重力势能的减少量△EP，比较△Ek与△EP的大小，便可验证机械能是否守恒．
    （1）在一次实验中把光电门放置于x1、x2两个位置，分别测得滑块通过光电门时间为△t1、△t2，则滑块由x1运动到x2，重力势能减少量△EP=
    mg
    H
    L
    (x2-x1)
    mg
    H
    L
    (x2-x1)
    ，动能的增量△Ek=
    1
    2
    m(
    d
    △t2
    )2-
    1
    2
    m(
    d
    △t1
    )2
    1
    2
    m(
    d
    △t2
    )2-
    1
    2
    m(
    d
    △t1
    )2
    （用题给字母表示）
    （2）若测得图中L=0.800m，H=16.0cm，m=500g，x1=0.200m，x2=0.700m，△t1=5.00×10-2s、△t2=2.00×10-2s，当地重力加速度g=9.80m/s2，则滑块由G1到G2这个过程中重力势能减少量△Ep=
    0.490J
    0.490J
    J，动能增加量△Ek=
    0.473J
    0.473J
    J．（结果保留三位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    某研究小组在“探究加速度和力、质量的关系”时，利用气垫导轨和光电门进行实验．气垫导轨可以在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，从而极大地减少摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动．光电门可以准确地记录滑块挡光板通过光电门的时间，从而得到滑块通过光电门的速度，如图1所示．
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     （1）实验时，该小组将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，但实际上二者只是近似相等，请回答，二者近似相等需耍满足什么条件？
     

    （2）滑块挡光板宽度为么某次实验时发现光电门记录时间为Ah则滑块通过光电门时的速度大小的表达式V=
     
    ．
    （3）该小组保持滑块质量恒定，光电门的位置固定，并且始终从同一位置释放，不断改变砝码的个数，并通过计算得到多组滑块通过光电门的数据，如下表所示．
    托盘砝码总质量（g） 10 20 30 40 50 60
    V（m/s） 0.50 0.71 0.86 1.01 1.12 1.23
    l/v（s/m） 2.00 1.41 1.16 0.99 0.89 0.81
    v2（m2/s2） 0.25 0.50 0.74 1.02 1.25 1.51
    为了便于研究合外力与加速度的关系，该小组用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，请你选择合适的物理量代表加速度作为纵轴，并利用表格中数据在坐标纸中选择标度描点作图．通过绘出的图线2可以得到如下结论：在滑块质量一定时，
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．
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    （l）下面是实验的主要步骤：
    ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
    ②向气垫导轨通入压缩空气；
    ③接通光电计时器；
    ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；
    ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
    ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；
    ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10.01ms，通过光电门2的挡光时间△t2=49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8.35ms；
    ⑧测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块1（包括撞针）的质量为ml=300g，滑块2（包括弹簧）质量为m2=200g；
    （2）数据处理与实验结论：
    ①实验中气垫导轨的作用是
     

    ②碰撞前滑块l的速度vl为
     
    m/s；碰撞后滑块1的速度v2为
     
    m/s；滑块2的速度v3为
     
     m/s；（结果保留两位有效数字）
    ③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．（至少回答2个不变量）．
    a．
     
    b．
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    (8分)利用气垫导轨探究弹簧的弹性势能与形变量的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，滑块的一端与轻弹簧贴近，弹簧另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图甲)，使弹簧处于自然状态时，滑块向左压缩弹簧一段距离，然后静止释放，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间，可计算出滑块离开弹簧后的速度大小．实验步骤如下：

    ① 用游标卡尺测量遮光片的宽度d；

    ② 在气垫导轨上通过滑块将弹簧压缩x1，滑块静止释放．由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t1；

    ③ 利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v和动能mv2；

    ④ 增大弹簧压缩量为x2、x3、…重复实验步骤②③，记录并计算相应的滑块动能mv2，如下表所示：

    弹簧压缩量x(cm)

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    x2

    0.25

    1.00

    2.25

    4.00

    6.25

    9.00

    动能mv2

    0.49m

    1.95m

    4.40m[来源:Zxxk.Com]

    7.82m

    12.22m

    17.60m

    (1) 测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图乙所示，读得d＝________cm；

    (2) 在下面两坐标系中分别作出mv2x和mv2x2图象；

    (3) 由机械能守恒定律，Ep＝mv2，根据图象得出结论是________________________________________________________________________．

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