Question

【題目】某研究性學習小組利用氣墊導軌進行驗證機械能守恒定律實驗，實驗裝置如圖甲所示．將氣墊導軌水平放置，在氣墊導軌上相隔一定距離的兩點處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定有遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電平，兩光電傳感器再通過一個或門電路與計算機相連．滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電平隨時間變化的圖象．

【1】實驗前，接通電源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上，輕推滑塊，則圖乙中的Δt1、Δt2間滿足________關系，則說明氣墊導軌已經(jīng)水平．

【2】用細線通過氣墊導軌左端的定滑輪將滑塊P與質量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由如圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗證機械能是否守恒，還應測出________(寫出物理量的名稱及符號)．

【3】若上述物理量間滿足關系式________，則表明在滑塊和砝碼的運動過程中，系統(tǒng)的機械能守恒．

Answer 1

【答案】（1）△t1=△t2；

（2）滑塊質量為M，兩光電門間距離L；

（3）mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2

【解析】

試題（1）遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時間相同，說明滑塊勻速運動，氣墊導軌已經(jīng)水平．

（2）（3）鉤碼重力勢能的減小等于滑塊和鉤碼動能的增加，列出表達式，由此來確定需要測量的量．

解：（1）輕推滑塊，放手使其自由滑動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時間相同，說明滑塊勻速運動，氣墊導軌已經(jīng)水平．即△t1、△t2間滿足△t1=△t2關系，則說明氣墊導軌已經(jīng)水平．

（2）設滑塊質量為M，兩光電門間距離L，依據(jù)給定的連接方式可知，比較鉤碼重力勢能的減小與滑塊和鉤碼動能的增加之間的關系，

即：mgL與（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，可驗證機械能守恒，故還需要測量滑塊質量為M，兩光電門間距離L．

（3）由（2）中分析可知：上述物理量間滿足關系式：mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，則表明在滑塊和砝碼的運動過程中，系統(tǒng)的機械能守恒．

故答案為：（1）△t1=△t2；（2）滑塊質量為M，兩光電門間距離L；（3）mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，