Question

15．現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律．實驗裝置如圖所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌，導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到導軌底端C點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點間的距離，用g表示重力加速度．
（1）研究遮光片通過光電門時的擋光時間，不可以（填“可以”或“不可以”）把遮光片看做質(zhì)點．
（2）遮光片通過光電門的速度大小為$\frac{t}$．
（3）在誤差允許范圍內(nèi)，若表達式Mg•$\frac{sh}d9utshg$-mgs=$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{t}）^{2}$成立，則上述過程系統(tǒng)的機械能守恒．

Answer 1

分析 根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出遮光片通過光電門的瞬時速度，從而確定遮光片的寬度能否忽略．
根據(jù)系統(tǒng)重力勢能的減小量等于系統(tǒng)動能的增加量得出系統(tǒng)機械能守恒的表達式．

解答 解：（1、2）實驗中通過極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出遮光片通過光電門的瞬時速度，實驗遮光片不能看成質(zhì)點，遮光片通過光電門的瞬時速度$v=\frac{t}$．
（3）對系統(tǒng)研究，系統(tǒng)重力勢能的減小量為：Mg•$\frac{sh}tu0wqoe$-mgs，系統(tǒng)動能的增加量為：$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}=\frac{1}{2}（M+m）（\frac{t}）^{2}$．
若Mg•$\frac{sh}5c0hs9d$-mgs=$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{t}）^{2}$．
故答案為：（1）不可以，（2）$\frac{t}$，（3）$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{t}）^{2}$．

點評 解決本題的關鍵知道光電門測量瞬時速度的原理．以及知道實驗研究的對象為系統(tǒng)，抓住系統(tǒng)重力勢能的減小量等于動能的增加量分析求解．