Question

【题目】某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一宽度为d的遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。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压U随时间t变化的图象。

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1 Δt2（填“＞”“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平。

（2）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2、d和重力加速度g已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出 和 （写出物理量的名称及符号）。

（3）若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）=（2）滑块的质量M ； 两光电门的间距L

（3）

【解析】试题分析：（1）如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．

（2）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，

光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．，

滑块和砝码组成的系统动能的增加量．

滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量△Ep=mgL

所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．

（4）如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒．

即：