Question

氣墊導軌是中學物理實驗中的常用儀器，與其他儀器相結合可以完成很多實驗。氣墊導軌接通氣源后，與之配套的滑塊就可以在導軌上無摩擦地滑動�，F(xiàn)利用這套設備與其他儀器相結合測量一個被壓縮的輕質短彈簧的彈性勢能，實驗步驟如下：

a.接通氣源，調節(jié)導軌水平；

b.按如圖所示放置滑塊A、B和已被細線拴緊的輕彈簧，并測出滑塊A與左端擋板P的距離L₁和滑塊B與右端擋板Q的距離L₂；

c.燒斷細線，彈簧將兩滑塊左右彈開，分別測出A到P的時間t₁和B到Q的時間t₂。

(1)實驗中，使用滑塊如何檢驗接通氣源的導軌是否水平。_________________(不超過20個字)

(2)本實驗還須測量的物理量是(并寫出相應物理量的字母，以備下面使用_____________。

(3)用上述實驗數(shù)據(jù)寫出該彈簧彈性勢能的表達式為_____________________。

Answer 1

(1)將滑塊輕放在導軌上，看滑塊能否保持靜止

(2)兩個滑塊的質量M_A和M_B

(3)

解析：(1)滑塊放在接通氣源的導軌上(因無摩擦)，僅受重力G和導軌對它的支持力N，若導軌不水平，則此二力不平衡，合力不為0，滑塊將由靜止開始運動。只有當導軌是水平的，N、G二力才能平衡，滑塊放于其上才能處于靜止狀態(tài)。

故檢驗方法是：將滑塊輕放在導軌上，看滑塊能否靜止。

(2)燒斷細線后，彈簧將其彈性勢能逐漸釋放出來，轉化為A、B兩滑塊的動能。當彈簧恢復原長時，彈性勢能全部釋放出來，此時A、B兩滑塊的動能和，故只要求出此時A、B兩滑塊的動能和最大，就可知道被壓縮彈簧的彈性勢能E_p。

設A、B被彈出后的速度分別為v_A、v_B,A、B兩滑塊質量分別為M_A、M_B，則E_p=                                           ①

A、B被彈出后在導軌上做勻速運動，則

v_A=                                                 ②

綜合①②得：

E_P=

L₁、L₂、t₁、t₂均已測出故還須測量的物理量是兩滑塊的質量M_A、M_B。

(3)由(2)中分析得彈簧彈性勢能

E_p=M_A。