Question

與打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．
現利用圖所示裝置驗證機械能守恒定律．圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30⁰，1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，與它們連接的光電計時器都沒有畫出．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10^-2s、2.00×10^-2s．已知滑塊質量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的寬度為5.00cm，光電門1和2之間的距離為0.540m，g=9.80m/s²，取滑塊經過光電門時的速度為其平均速度．
①．滑塊通過光電門1時的速度v₁=

1.00

m/s，通過光電門2時的速度
v₂=

2.50m/s

m/s：（取三位有效數字）
②．滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為

5.25J

J，重力勢能的減少量為

5.29

J．（取三位有效數字）

Answer 1

分析：知道光電門測量瞬時速度的原理．
根據瞬時速度從而求出動能．
根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．

解答：解：（1）滑塊通過光電門1時的速度v₁=

d

t1

=

5.00cm

5.00×10-2s

=1.00m/s
通過光電門2時的速度v₂=

d

t2

=2.50m/s
（2）滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量△E_k=E_k2-E_k1=

1

2

mv₂²-

1

2

mv₁²=5.25J   
重力勢能減小量△E_p=mgh=2.0×9.8×0.540J=5.29J．
故答案為：（1）1.00m/s  2.50m/s   （2）5.25J   5.29J

點評：知道運用平均速度代替瞬時速度的思想．
要注意單位的換算和有效數字的保留．