气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直...
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气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计.为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻*簧相接,*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1),使*簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,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.实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.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t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的*簧重复实验步骤②③,记录*簧劲度系数及相应的速度v,如下表所示:
*簧劲度系数 | k | 2k | 3k | 4k | 5k[ | 6k |
v (m/s) | 0.71 | 1.00 | 1.22 | 1.41 | 1.58 | 1.73 |
v2 (m2/s2) | 0.50 | 1.00 | 1.49 | 1.99 | 2.49 | 2.99 |
v3 (m3/s3) | 0.36 | 1.00 | 1.82 | 2.80 | 3.94 | 5.18 |
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d= m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v= ;
(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,*簧对滑块做的功与*簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是 .
【回答】
解:(1)游标卡尺的主尺读数为:16mm,游标尺上第2个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为2×0.1mm=0.2mm,
所以最终读数为:16mm+0.2mm=16.2mm=1.62×10﹣2m
(2)由于宽度较小,时间很短,所以瞬时速度接近平均速度,则v=.
(3)由数据可知速度的平方与劲度系数成正比,而*簧对滑块做的功与劲度系数成正比,则*簧对滑块做的功与劲度系数也成正比.即W与v2成正比.
故*为:(1)1.62×10﹣2;(2);(3)W与v2成正比
知识点:(补充)匀变速直线运动规律的应用
题型:实验,探究题
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