【要点名师透析】
一、实验步骤
1.仪器安装:按图示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路.
2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方.先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落.更换纸带重复做3~5次实验.
3.选纸带:分两种情况说明
(1)如果根据 验证时,应选点迹清晰,打点成一条直线,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带.若1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的.这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选.
(2)如果根据 验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用.
【例1】(2010·海南高考)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示:
(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1 m,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=______cm;
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Δt1和Δt2;
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滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=____
和v2=________.
②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Ek2=_____.
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少ΔEp=________(重力加速度为g).
(3)如果ΔEp=________,则可认为验证了机械能守恒定律.
【答案】(1)②9.30
③60.00(答案在59.96~60.04之间的,也给分)
(3)Ek2-Ek1
【详解】由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当做瞬时速度,挡光条的宽度l可用游标卡尺测量,挡光时间Δt可从数字计时器读出,因此,滑块过光电门的瞬时速度为 ,由于质量事先已用天平测出,所以,滑块的动能就是已知量了.测出动能的增加值,测出重力势能的减少值,在误差允许范围内相等,就验证了机械能守恒定律