题目内容
(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Ek1= 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△EP= （重力加速度为g）．
（3）如果在实验误差允许的范围内，△EP= ，则可认为验证了机械能守恒定律．
（1） 9.30
（2）Ek1=
E k2=
△EP=mgS
（3）△EP=
【解析】
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：
考点：本题考查验证机械能守恒。
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利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，如图所示用垫块把导轨一端垫高H，将一质量为m的滑块由轨道上端某一处滑下，滑块上表面装有宽度为d=3.00cm的挡光片，它通过光电门G时，光电门记录挡光片通过的时间，从而可以求得滑块的速度．重复实验，让滑块总是从同一位置滑下，改变光电门的位置，就可以得到滑块通过不同位置时的速度．取光电门的任意两个位置，可以算出滑块动能的增量△Ek，如再算出重力势能的减少量△EP，比较△Ek与△EP的大小，便可验证机械能是否守恒．
(8分)利用气垫导轨探究弹簧的弹性势能与形变量的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，滑块的一端与轻弹簧贴近，弹簧另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图甲)，使弹簧处于自然状态时，滑块向左压缩弹簧一段距离，然后静止释放，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间，可计算出滑块离开弹簧后的速度大小．实验步骤如下：
① 用游标卡尺测量遮光片的宽度d；
② 在气垫导轨上通过滑块将弹簧压缩x1，滑块静止释放．由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t1；
③ 利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v和动能mv2；
④ 增大弹簧压缩量为x2、x3、…重复实验步骤②③，记录并计算相应的滑块动能mv2，如下表所示：
| 弹簧压缩量x(cm) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| x2 | 0.25 | 1.00 | 2.25 | 4.00 | 6.25 | 9.00 |
| 动能mv2 | 0.49m | 1.95m | 4.40m[来源:Zxxk.Com] | 7.82m | 12.22m | 17.60m |
(1) 测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图乙所示，读得d＝________cm；
(2) 在下面两坐标系中分别作出mv2x和mv2x2图象；
(3) 由机械能守恒定律，Ep＝mv2，根据图象得出结论是________________________________________________________________________．
