Question

氣墊導(dǎo)軌可以在導(dǎo)軌和滑塊之間形成一薄層空氣膜，使滑塊和導(dǎo)軌間的摩擦幾乎為零，如圖1所示，讓滑塊從氣墊導(dǎo)軌是某一高度下滑，滑塊上的遮光片的寬度為△s，當(dāng)遮光片通過電門時(shí)與光電門相連的數(shù)字毫秒器顯示遮光時(shí)間為△t，則庶光片通過光電門的平均速度為v=

△s

△t

（1）關(guān)于這個(gè)平均速度，有如下討論：
A．這個(gè)平均速度不能作為實(shí)驗(yàn)中遮光片通過光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度
B．理論上，遮光片寬度越窄，遮光片通過光電門的平均越接近瞬時(shí)速度
C．實(shí)驗(yàn)中所選遮光片并非越窄越好，還應(yīng)考慮測(cè)量時(shí)間的精確度，遮光片太窄，時(shí)間測(cè)量精度就會(huì)降低，所測(cè)瞬時(shí)速度反而不準(zhǔn)確
D．實(shí)驗(yàn)中，所選遮光片越寬越好，這樣時(shí)間的測(cè)量較準(zhǔn)，得到的瞬時(shí)速度將比較準(zhǔn)確，這些討論中，正確的是：；
（2）利用這一裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守桓定律，如圖2．滑塊和遮光片總質(zhì)量記為M（kg），若測(cè)出氣墊導(dǎo)軌總長(zhǎng)L₀、遮光片的寬度△s，氣墊導(dǎo)軌兩端到桌面的高度差h、滑塊從由靜止釋放到經(jīng)過光時(shí)門時(shí)下滑的距離L和遮光時(shí)間△t，這一過程中：滑塊減少的重力勢(shì)能的表達(dá)式為：，滑塊獲得的動(dòng)能表達(dá)式為：

1

2

M(

△s

△t

)2

；

Answer 1

分析：（1）因?yàn)?span dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

.

v

=

△x

△t

是平均速度的計(jì)算公式，當(dāng)時(shí)間△t極小時(shí)，可視為物體在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度；
（2）根據(jù)重力勢(shì)能的變化量與重力做功的關(guān)系求出重力勢(shì)能的減少量，根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式求出動(dòng)能．

解答：解：（1）根據(jù)平均速度的計(jì)算公式

.

v

=

△x

△t

可知，當(dāng)時(shí)間△t極小時(shí)，可視為物體在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，所以理論上，遮光片寬度越窄，遮光片通過光電門的平均越接近瞬時(shí)速度，但是遮光片太窄，時(shí)間測(cè)量精度就會(huì)降低，所測(cè)瞬時(shí)速度反而不準(zhǔn)確，故BC正確，AD錯(cuò)誤．
故選BC
（2）滑塊減少的重力勢(shì)能△EP=Mglsinθ=

Mghl

L0

，到達(dá)光電門的速度v=

△s

△t

，所以滑塊獲得的動(dòng)能表達(dá)式為：EK=

1

2

M(

△s

△t

)2
故答案為：（1）BC   （2）

Mghl

L0

；

1

2

M(

△s

△t

)2

點(diǎn)評(píng)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們可能是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)的原理都是我們學(xué)過的物理規(guī)律．
做任何實(shí)驗(yàn)問題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決．對(duì)于系統(tǒng)問題處理時(shí)我們要清楚系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體能的變化．