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    3．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．
    （1）实验前，按通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1=△t2（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=8.474 mm．
    （2）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出滑块质量M和两光电门间距离L（写出物理量的名称及符号）．
    （3）若上述物理量间满足关系式mgL=$\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}$，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒．

    分析 （1）如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
    （2）螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
    （3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，根据这两个量求解．
    （4）滑块和砝码组成的系统机械能守恒列出关系式．

    解答 解：（1）如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
    （2）螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.4mm=0.474mm，所以最终读数为：8mm+0.474mm=8.474mm．
    （3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，
    光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
    ${v}_{B}=\frac{d}{△{t}_{2}}$，${v}_{A}=\frac{d}{△{t}_{1}}$，
    滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}$
    滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量△Ep=mgL
    所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．
    （4）如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
    即：mgL=$\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}$
    故答案为：（1）=
    （2）8.474mm．
    （3）滑块质量M，两光电门间距离L．
    （4）mgL=$\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-\frac{1}{2}（m+M）（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}$

    点评 解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法．了解光电门测量瞬时速度的原理．实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面．

    练习册系列答案
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    13．如图甲所示，在风洞实验室里，一根足够长且固定在竖直平面的均匀细直杆与水平方向成37°角，质量m=2kg的小球穿在细杆上且静止于距细杆底端O较远的某处．开启送风装置，有水平向左的恒定风力F作用于小球上，在t1=2.5s时刻送风停止．小球沿细杆运动的部分v-t同学如图乙所示，已知送风时，小球第直杆仍然有垂直于直杆向下的压力作用，g取10m/s2，sin37°=0.8．求：
    （1）小球与细杆间的动摩擦因数μ；
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    14．如图所示，两个同心放置的共面单匝金属环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直放置．设穿过圆环a的磁通量为Φa，穿过圆环b的磁通量为Φb，已知两圆环的横截面积分别为Sa和Sb，且Sa＜Sb，则穿过两圆环的磁通量大小关系为（　　）
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