Question

氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵將壓縮空氣通過導(dǎo)軌的眾多小孔高速噴出，在導(dǎo)軌與滑塊之間形成薄薄一層氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上．由于氣墊的摩擦力極小，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可很好地近似為沒有摩擦的運(yùn)動(dòng)．我們可以用固定在氣墊導(dǎo)軌上的光電門A、B和光電計(jì)時(shí)裝置，以及帶有I形擋光條的滑塊C、D來測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小．已知I形擋光條的持續(xù)擋光寬度為L(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母，觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀，使導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；
b．在滑塊C、D間放入一個(gè)輕質(zhì)彈簧，用一條橡皮筋捆綁箍住三者成一水平整體，靜置于導(dǎo)軌中部；
c．將光電門盡量靠近滑塊C、D兩端；
d．燒斷捆綁的橡皮筋，使滑塊C、D在彈簧作用下分離，分別通過光電門A、B；
e．由光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊C第一次通過光電門A時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間t_C，以及滑塊D第一次通過光電門B時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間t_D．
（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是______；
（2）利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出計(jì)算被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能E_p的表達(dá)式______．

Answer 1

（1）滑塊C、D來測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小，所以要用天平分別測(cè)出滑塊C、D的質(zhì)量m_C、m_D；
（2）根據(jù)能量守恒，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能
即E_p=

1

2

m_CV_C²+

1

2

m_Dv_D²，
再由v=

x

t

得：vC=

L

tA

；vD=

L

tB

所以彈性勢(shì)能為
Ep=

1

2

mC(

L

tA

)2+

1

2

mD(

L

tB

)2
故答案為：滑塊C、D的質(zhì)量m_C、m_D；Ep=

1

2

mC(

L

tA

)2+

1

2

mD(

L

tB

)2