輕繩連接體是用輕繩把兩個(或多個)物體連接在一起,輕繩對連接的兩物體的拉力大小相等,當(dāng)兩物體的運動方向與輕繩平行時,兩物體的速度大小、加速度大小相同.氣墊導(dǎo)軌的軌面與滑塊之間有一層薄薄的氣墊,致使滑塊“漂浮”在導(dǎo)墊上,從而消除接觸摩擦.雖然仍存在空氣的黏滯阻力,但由于它極小,可以忽略不計,所以滑塊的運動可以視為無摩擦運動,再加上數(shù)字計時器配套使用,時間的測量可以精確到十萬分之一秒.所以高中物理教學(xué)中利用氣墊導(dǎo)軌和輕繩連接體探究動力學(xué)的實驗,不僅可以提高實驗的精確性,還可以多角度考查動力學(xué)問題.
1 考查基本儀器的使用
某中學(xué)物理實驗小組在實驗室利用氣墊導(dǎo)軌探究動力學(xué)規(guī)律.實驗裝置示意圖如圖1所示.
問題1 將氣墊導(dǎo)軌放在足夠高的水平桌面上,逐步改變傾斜的角度,直到氣墊導(dǎo)軌水平.檢驗氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法:未掛鉤碼時,輕推滑塊,當(dāng)滑塊通過光電門1 的時間與通過光電門2 的時間______(填“相等”“大于”或“小于”)時,說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)至水平.
解析
考查氣墊導(dǎo)軌的調(diào)試.逐步改變傾斜的角度是粗調(diào),判定過光電門的時間為精調(diào).滑塊的運動不受阻力,導(dǎo)軌水平時,滑塊做勻速運動,通過光電門1的時間與通過光電門2的時間相等.如果滑塊通過光電門1的時間大于通過光電門2的時間,說明滑塊做加速運動,需要把左端調(diào)高或右端調(diào)低.反之,把左端調(diào)低或右端調(diào)高.
問題2 掛上鉤碼,調(diào)節(jié)滑輪,使輕繩與導(dǎo)軌______(填“有夾角”或“平行”).
解析
考查滑輪的調(diào)試.如圖2所示,當(dāng)輕繩與導(dǎo)軌平行時,輕繩的拉力與滑塊的運動方向相同,輕繩的拉力為滑塊的合外力,為后面探究動力學(xué)實驗做好前提鋪墊.若輕繩與導(dǎo)軌有夾角,輕繩的拉力的分力才是滑塊的合外力,增加了實驗操作的難度,降低了實驗的精確度.
問題3 利用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度,如圖3所示,寬度d=______ mm.
解析
考查利用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度的方法和原理.20分度的游標(biāo),精確度為0.05mm,第5格對齊,游標(biāo)讀數(shù)為0.25mm,主尺讀數(shù)為0.3cm,如圖4所示,統(tǒng)一單位,則遮光條寬度為3.25mm.
問題4 利用螺旋測微器測遮光條寬度,如圖5所示,d=______mm.
解析
考查利用螺旋測微器測遮光條寬度的方法和原理.如圖6所示,固定尺的讀數(shù)為3mm,可移動尺的精確度為0.01mm,對齊的格數(shù)為23.5,可移動尺的讀數(shù)為0.235 mm,則遮光條寬度為3.235mm.