Question

(10分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：
      
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图2所示，由此读出L=           mm；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离S；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t₁和△t₂；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1=          和E _k2=           ．
②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量△E_P=       （重力加速度为g）．
（3）如果在实验误差允许的范围内，△E_P=            ，则可认为验证了机械能守恒定律．

Answer 1

（1）  9.30
（2）E_k1=    E _k2=    △E_P=mgS
（3）△E_P=   

试题分析：游标卡尺读数：主尺（ 9mm）+精确度（）×与主尺对齐刻线（6）＝9.30mm.
由于挡光条通过光电门的时间短，可以粗略处理为匀速，由得，通过光电门1、2的速度分别为： ，根据得：当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为，。根据重力做功与重力势能的变化关系：系统重力势能的减少量为mgs，在误差允许的范围内，减少的重力势能应等于增加的动能即：