Question

【题目】光明中学实验小组的同学利用如图所示的实验装置验证了机械能守恒定律，晓宇实验时进行了如下的操作（滑轮的大小可忽略）：

①滑块甲放在气垫导轨上，滑块乙穿在涂有润滑剂的竖直杆上，调整气垫导轨水平，并调整光电门的位置，使遮光条通过光电门时滑块甲仍未到达定滑轮，实验时记录通光条的挡光时间t；

②将两滑块由囝中的位置无初速释放，释放瞬间两滑块之间的细绳刚好拉直；

③测出两滑块甲、乙的质量M、m，重力加速度为g。

回答下列问题:

（1）为了验证机械能守恒定律.还需的物理量有________________。

A.细绳的总长度L

B.遮光条的宽度d

C.滑块乙的释放点距离光电门的离度h

D.滑轮到竖直杆的距离

E.滑块甲到滑轮的距离s

（2）当遮光条通过光电门瞬间，滑块甲速度的表达式为________________；

（3）如果系统的机械能守恒，则需验证的关系式为_______。

Answer 1

【答案】BCD v甲= mgh=

【解析】

(1)[1]为了找出系统重力势能的减少量，应需测量出滑块乙的释放点距离光电门的高度h；为了测量滑块乙通过遮光条时的速度，应测量出遮光条的宽度d；如果要测量滑块甲的速度，还需测量出滑轮到竖直杆的距离l；因此需要测量的物理量有BCD；

(2)[2]当遮光条刚好通过光电门时，如图所示，

假设细线与竖直杆的夹角为α，滑块甲、乙的速度为v甲、v乙。则由有运动的合成与分解的知识可知：

v甲=v乙cosα

又

cosα=

滑块乙的速度为：

v乙=

因此滑块甲速度的表达式为：

v甲=；

(3)[3]系统重力势能的减少量为

△Ep=mgh

系统动能的增加量为：

△Ek=+=

要验证机械能守恒，则应有

△Ep=△Ek

整理得

mgh=