Question

【題目】某同學用如圖所示的裝置，分別驗證“動能定理”及“機械能守恒定律”，在裝置中，氣墊導軌上滑塊的質量為M，鉤碼的質量為m,遮光條寬度為d，兩光電門間的距離為L，滑塊通過兩光電門，記錄的時間分別為t1、t2，當地的重力加速度為g。

（1）開通氣源，實驗前要調節氣墊導軌水平，在不提供其他器材的情況下，判斷氣墊導軌是否水平的方法是： （填“連接”或“不連接”）懸掛勾碼的細繩，給滑塊一個初速度，觀察 。

（2）要用上述裝置探究滑塊受到的合外力做的功與滑塊動能變化的關系，要使繩中拉力近似等于鉤碼的重力，則m與M之間的關系應滿足 ；實驗要驗證的表達式為 。

（3）要用上述裝置探究系統在運動中的機械能關系，滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中滿足關系式

時（用已知量表示），系統機械能守恒。若測量過程中發現系統動能增量總是略大于鉤碼重力勢能的減少量，可能的原因是 。

Answer 1

【答案】（1）不連接 滑塊通過兩個光電門記錄的時間是否相等

（2）

（3）水平導軌不水平，右端高

【解析】試題分析：（1）判斷氣墊導軌是否水平的方法是：不連接懸掛勾碼的細繩，給滑塊一個初速度，觀察滑塊通過兩個光電門記錄的時間是否相等。

（2）要使繩中拉力近似等于鉤碼的重力，則m與M之間的關系應滿足：m遠小于M，滑塊通過光電門的瞬時速度為：，則實驗要驗證的表達式為：。

（3）要驗證機械能守恒，即重力勢能的減少量等于動能的增加量，即驗證：；將氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有計入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等；若右側高，系統動能的增加量大于重力勢能的減少量。即系統動能增量總是略大于鉤碼重力勢能的減少量，可能的原因是水平導軌不水平，右端高。