Question

【题目】某研究性学习小组利用气垫导轨进行验证机械能守恒定律实验，实验装置如图甲所示．将气垫导轨水平放置，在气垫导轨上相隔一定距离的两点处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定有遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电平，两光电传感器再通过一个或门电路与计算机相连．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平随时间变化的图象．

【1】实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，则图乙中的Δt1、Δt2间满足________关系，则说明气垫导轨已经水平．

【2】用细线通过气垫导轨左端的定滑轮将滑块P与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由如图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要验证机械能是否守恒，还应测出________(写出物理量的名称及符号)．

【3】若上述物理量间满足关系式________，则表明在滑块和砝码的运动过程中，系统的机械能守恒．

Answer 1

【答案】（1）△t1=△t2；

（2）滑块质量为M，两光电门间距离L；

（3）mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2

【解析】

试题（1）遮光条经过光电传感器A、B时间相同，说明滑块匀速运动，气垫导轨已经水平．

（2）（3）钩码重力势能的减小等于滑块和钩码动能的增加，列出表达式，由此来确定需要测量的量．

解：（1）轻推滑块，放手使其自由滑动，遮光条经过光电传感器A、B时间相同，说明滑块匀速运动，气垫导轨已经水平．即△t1、△t2间满足△t1=△t2关系，则说明气垫导轨已经水平．

（2）设滑块质量为M，两光电门间距离L，依据给定的连接方式可知，比较钩码重力势能的减小与滑块和钩码动能的增加之间的关系，

即：mgL与（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，可验证机械能守恒，故还需要测量滑块质量为M，两光电门间距离L．

（3）由（2）中分析可知：上述物理量间满足关系式：mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，则表明在滑块和砝码的运动过程中，系统的机械能守恒．

故答案为：（1）△t1=△t2；（2）滑块质量为M，两光电门间距离L；（3）mgL=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2，