Question

7．氣墊導(dǎo)軌是橫截面為倒“V”字形的直金屬管，兩斜面上的氣孔噴出的空氣在滑塊和導(dǎo)軌之間形成一層“氣墊”，將滑塊托起，可以將滑塊受到的摩擦力減小到可以忽略的程度．與氣墊導(dǎo)軌配套的器材還有：安裝在B處的光電門、滑塊a，a上固定有不計質(zhì)量、寬度為d的擋光片（如圖所示）．
利用上述器材結(jié)合其他測量工具，按下列步驟驗證機械能守恒定律：
①將導(dǎo)軌左端適當(dāng)抬高，使導(dǎo)軌與水平面保持一定的夾角θ，并用量角器量出θ；
②在A點處從靜止釋放滑塊a，由光電門測出a經(jīng)過B處的擋光時間t（寫出測量的物理量的名稱和符號）；求出a經(jīng)過B處的速度v_B=$\fracocw44a4{t}$（用已知和直接測得的物理量表示）
③還需要測量的物理量是A、B間距L（寫出測量的物理量的名稱和符號）
④在誤差范圍內(nèi)，式子$gLsinθ=\frac{d^2}{{2{t^2}}}$成立，就驗證了機械能守恒定律．

Answer 1

分析 本實驗中光電門能測量通過的時間，由于遮光條通過光電門的時間極短，因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度大小；
依據(jù)下滑過程中，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，因此要根據(jù)AB間距與夾角，來確定下滑的高度，從而即可求解．

解答 解：②在A點處從靜止釋放滑塊a，由光電門測出a經(jīng)過B處的擋光時間t；
利用平均速度來代替其瞬時速度大小，那么a經(jīng)過B處的速度v_B=$\fraceiwmcq4{t}$；
③根據(jù)下滑過程中，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，
由于導(dǎo)軌與水平面保持一定的夾角θ，那么則有，mgLsinθ=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
因此還需要測量的物理量是A、B間距L，
④mgLsinθ=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，即mgLsinθ=$\frac{1}{2}m（\fracakwi4iu{t}）^{2}$，
在誤差范圍內(nèi)，式子$gLsinθ=\frac{d^2}{{2{t^2}}}$成立，就驗證了機械能守恒定律．
故答案為：②擋光時間t，$\fraccm4o4sg{t}$；③A、B間距L；④$gLsinθ=\frac{d^2}{{2{t^2}}}$．

點評 考查通過光電門測量瞬時速度的方法，理解何時平均速度能等于瞬時速度，掌握機械能守恒的條件，注意知道實驗原理是解題的關(guān)鍵．