Question

【題目】某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一寬度為d的遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。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壓U隨時間t變化的圖象。

（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的Δt1 Δt2（填“＞”“=”或“＜”）時，說明氣墊導軌已經水平。

（2）滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質量為m。將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2、d和重力加速度g已知，要驗證滑塊和鉤碼組成的系統機械能是否守恒，還應測出 和 （寫出物理量的名稱及符號）。

（3）若上述物理量間滿足關系式 ，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統機械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）=（2）滑塊的質量M ； 兩光電門的間距L

（3）

【解析】試題分析：（1）如果遮光條通過光電門的時間相等，說明遮光條做勻速運動，即說明氣墊導軌已經水平．

（2）要驗證滑塊和砝碼組成的系統機械能是否守恒，就應該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量，

光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．，

滑塊和砝碼組成的系統動能的增加量．

滑塊和砝碼組成的系統動能的重力勢能的減小量△Ep=mgL

所以還應測出滑塊質量M，兩光電門間距離L．

（4）如果系統動能的增加量等于系統重力勢能的減小量，那么滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒．

即：