Question

5．用如图所示的气垫导轨装置进行实验，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t₁、t₂，为此还需测量的物理量是滑块的质量M和沙桶的质量m，机械能守恒的表达式为mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{2}}）}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{1}}）}^{2}$（用题中所给物理量和测量的物理量表示）．

Answer 1

分析 由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．根据功能关系得重力势能减小量等于系统动能的增加量，由此可得出需要验证的表达式以及需要测量的物理量．

解答 解：由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．
滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v₁=$\frac{d}{{t}_{1}}$，
滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v₂=$\frac{d}{{t}_{2}}$
根据功能关系可知：mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{2}}）}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{1}}）}^{2}$．
因此为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有：滑块的质量M和沙桶的质量m 
故答案为：滑块的质量M和沙桶的质量m，mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{2}}）}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m+M）${（\frac{d}{{t}_{1}}）}^{2}$．

点评 解决该题关键掌握知道在极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度和系统中的功能关系，总之解答实验问题的关键是明确实验原理．