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，實驗裝置如圖甲所示。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，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）至于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的t1_______t2(選填“大于”、“等于”或“小于”)時，說明氣墊導軌已調水平。

（2）用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則d=________mm。

（3）滑塊P用細線繞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t1、t2、m、g和d已知，若已測出滑塊質量M ，兩光電門間距離L。 上述物理量間滿足關系式_______________，則表明在上述過程中，滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒。

Answer 1

【答案】等于 8.475（在8.474～8.478之間）

【解析】

(1)[1] 實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的△t1等于△t2，說明滑塊勻速運動，氣墊導軌已經水平．

(2)[2] 螺旋測微器的固定刻度讀數為8mm，可動刻度讀數為

0.01×47.5mm=0.475mm

所以最終讀數為：

8mm+0.475mm=8.475mm

(3)[3] 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

滑塊和砝碼組成的系統動能的重力勢能的減小量

△Ep=mgL

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：