Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)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(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連。滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖像。

（1）實(shí)驗(yàn)前，接通電源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1____Δt2(選填“>”“=”或“<”)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。

（2）用儀器測(cè)遮光條寬度d。

（3）滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)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(jì)算機(jī)得到的圖像如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出____________和____________(寫出物理量的名稱及符號(hào))。

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

Answer 1

【答案】 = 滑塊質(zhì)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(shí)間相等，說明遮光條做勻速運(yùn)動(dòng)，即說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．

（3、4）光電門測(cè)量瞬時(shí)速度是實(shí)驗(yàn)中常用的方法．由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度． ， 滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為．

滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動(dòng)能的重力勢(shì)能的減小量為，所以還應(yīng)測(cè)出滑塊質(zhì)量M，兩光電門間距離L．如果系統(tǒng)動(dòng)能的增加量等于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量，那么滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即：