题目内容
7．如图所示，刻度尺气垫导轨光电门数字计时器滑块遮光条钩码连气源图甲在学习了机械能守恒定律以后，某实验小组想在气垫导轨上利用滑块和钩码验证机械能守恒，将气垫导轨放在水平桌面上，调至水平后，把滑块由静止释放，释放时遮光条距光电门的距离小于勾码到地面的距离．实验中测出钩码质量为m，滑块和遮光条的总质量为M，遮光条的宽度为d，释放滑块时遮光条距光电门的距离为L，遮光条通过光电门的时间为△t，当地的重力加速度为g．
（1）本实验不需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；
（2）滑块通过光电门时的速度大小为$\frac{d}{△t}$（用测量的物理量符号表示）；
（3）本实验中在误差允许的范围内满足关系式mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{△t}$）2（用测量的物理量符号表示），就验证了系统的机械能守恒．
分析 明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答；
依据滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，再表示出钩码的重力势能减少量和系统动能增加量的大小来验证机械能守恒定律．
解答 解：（1）实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨调整至水平状态．
（2）滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
则滑块通过光电门时速度大小为：v=$\frac{d}{△t}$，
钩码的重力势能减少了mgL，系统动能增加了$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{△t}$）2
则系统机械能守恒成立的表达式是：mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{△t}$）2
故答案为：
（1）不需要；（2）$\frac{d}{△t}$；（3）mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{△t}$）2．
点评 考查掌握轨道是否水平的判定依据，这是物理实验的基础．同时处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项，最后理解求解瞬时速度的方法．
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