Question

1．如图所示，是“验证机械能守恒定律”的实验，在滑块上安装一遮光条，放在水平气垫导轨上从A处由静止释放，光电计时器安装在B处．钩码总质量为m，通过质量不计的细线拉动滑块（含遮光条），遮光条宽度为d、重力加速度为g，光电计时器记录下遮光条通过光电门的时间为△t，以钩码和滑块整体作为实验的研究对象，则：

（1）实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M？否（填“是”或“否”）．
（2）实验中还需要测量的物理量是A、B之间的距离L，测得滑块（含遮光条）质量为M（用文字和对应的符号表示）．
（3）本实验中验证机械能守恒的表达式为：$mgL=\frac{1}{2}（m+M）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$（用以上对应物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 实验原理是：求出通过光电门时的速度v，测出AB间的距离L，在这个过程中，减少的重力势能能：△E_p=mgL，增加的动能$\frac{1}{2}$mv²，比较减少的重力势能与增加的动能之间的关系，验证机械能是否守恒．

解答 解：（1）实验以钩码和滑块整体作为实验的研究对象，则整体受到的合力就是钩码的重力，不需要钩码总质量m远小于滑块质量M，
（2）为了求出运动过程中钩码减小的重力势能，则需要测量AB间的距离L，还需要测量滑块（含遮光条）质量为M，
（3）我们验证的是：△E_p与△E_k的关系，即验证：△E_p=△E_k代入得：
mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）v²；
而v=$\frac{d}{△t}$
所以本实验中验证机械能守恒的表达式为mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）²
故答案为：（1）否；（2）A、B之间的距离L，测得滑块（含遮光条）质量为M；（3）$mgL=\frac{1}{2}（m+M）{（{\frac{d}{△t}}）^2}$

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果．