Question

【題目】某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示。在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。

（1）實驗前，接通電源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的Δt1____Δt2(選填“>”“=”或“<”)時，說明氣墊導軌已經水平。

（2）用儀器測遮光條寬度d。

（3）滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗證滑塊和鉤碼組成的系統機械能是否守恒，還應測出____________和____________(寫出物理量的名稱及符號)。

（4）若上述物理量間滿足關系式__________________________，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統機械能守恒。

Answer 1

【答案】 = 滑塊質量M 兩光電門間距離L

【解析】（1）如果遮光條通過光電門的時間相等，說明遮光條做勻速運動，即說明氣墊導軌已經水平．

（3、4）光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度． ， 滑塊和砝碼組成的系統動能的增加量為．

滑塊和砝碼組成的系統動能的重力勢能的減小量為，所以還應測出滑塊質量M，兩光電門間距離L．如果系統動能的增加量等于系統重力勢能的減小量，那么滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒，即：