Question

【题目】如图，气垫导轨上滑块的质量为M，钩码的质量为m，遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为△t1和△t2。当地的重力加速度为g。

(1)用上述装置验证滑块的动能定理时，要使绳中拉力近似等于钩码的重力，则m与M之间的关系应满足的条件是___________；需要验证的表达式是_________________（用已知量表示）

(2)用上述装置探究系统在运动中的机械能关系，滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式_____________________________时（用已知量表示），系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是______________________。

Answer 1

【答案】M>>m 轨道不水平，右端高于左端

【解析】

考查实验“验证动能定理”、“验证机械能守恒定律”。

（1）要使绳中的拉力近似等于钩码的重力，则应满足M>>m；滑块通过光电门的瞬时速度为： ，所以表达式为：

（2）系统机械能守恒，即系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，即：

试验时，默认系统重力势能的减少量就是钩码重力势能的减少量，若实验时轨道不水平，下滑过程中滑块的重力势能也会发生变化，但没有计入，若实验时右端高于左端，则低于实际重力势能减少量，表达式中的动能增量总是大于钩码重力势能的减少量。