66.對(duì)于不同類型的物體和運(yùn)動(dòng)情況,測量速率的方法往往是不同的,當(dāng)然測量速度的方法也受到歷史的局限性和實(shí)驗(yàn)室提供的儀器的限制。
(1)歷史上,由于測量條件的限制,伽利略無法用直接測量運(yùn)動(dòng)速度的方法來尋找自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此他設(shè)想用斜面來“沖淡”重力,“放慢”運(yùn)動(dòng),而且把速度的測量轉(zhuǎn)化為對(duì)路程和時(shí)間的測量,并把自由落體運(yùn)動(dòng)看成為沿傾角為90°的斜面下滑運(yùn)動(dòng)的外推(圖1)。假設(shè)一個(gè)時(shí)間單位為T,一個(gè)長度單位d,實(shí)驗(yàn)中記錄了小球沿光滑斜面在不同時(shí)間內(nèi)相對(duì)于起始點(diǎn)的距離,如表所示,則分析表中數(shù)據(jù)可知,小球在t=3T時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于多少?(用已知量T、d表示即可)
時(shí)間 |
0 |
T |
2T |
3T |
4T |
5T |
6T |
距離 |
0 |
d |
4d |
9d |
16d |
25d |
36d |
(2)帶電粒子的速度可以利用速度選擇器進(jìn)行測量。如圖2所示,真空環(huán)境中平行放置的金屬板間距為d,兩板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,帶電粒子以某一速度兩金屬板的左側(cè)中間沿平行于金屬板面的方向射入兩板間,當(dāng)板間電壓為U時(shí),帶電粒子恰好沿直線(圖中虛線)穿越兩板,不計(jì)帶電粒子的重力,求它的速度大???
(3)由于中子不帶電,因此中子的速度無法直接使用速度選擇器進(jìn)行測量,可以采用碰撞的方法進(jìn)行間接測量。低速中子與靜止的原子核發(fā)生相互作用,有一定概率會(huì)與原子核發(fā)生彈性正碰。假設(shè)一群低速中子的質(zhì)量為m,速度大小相同,原子核質(zhì)量為M,這群中子中的一個(gè)中子與靜止的原子核發(fā)生彈性正碰后,利用電偏轉(zhuǎn)或磁偏轉(zhuǎn)的方法測得原子核被碰后的速度大小為v
1,求這群中子的速度大?。?/div>