Question

某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。將氣墊導(dǎo)軌水平放置，在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩點(diǎn)處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定有遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電平，兩光電傳感器再通過一個(gè)或門電路與計(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平隨時(shí)間變化的圖象。

⑴實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，則圖乙中的Δt₁、Δt₂間滿足           關(guān)系，則說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。
⑵用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d ，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d =           mm。

圖丙
(3)用細(xì)線通過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪將滑塊P與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由如圖甲所示位置釋放，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)證機(jī)械能是否守恒,還應(yīng)測(cè)出                      (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               ，則表明在滑塊和砝碼的運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

Answer 1

(1)  =      (2) 0.15     
(3) 滑塊質(zhì)量M ，兩光電門間距離L         （2分）
(4)   （2分）

解析試題分析：(1)由知若導(dǎo)軌水平，滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，Δt₁、Δt₂間滿足相等關(guān)系。
（2）由圖知游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)是0cm，游標(biāo)尺讀數(shù)是=0.15mm，所以遮光條寬度d=0cm+0.15mm=0.15mm。
（3）若Δt₁、Δt₂和d已知，可計(jì)算滑塊在AB兩點(diǎn)的速度，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需知道鉤碼做的功，即要知道AB兩點(diǎn)間的距離L，還要計(jì)算滑塊的動(dòng)能變化，需知道滑塊的質(zhì)量M。
（4）滑塊從A到B的過程中只有重力做功，滿足機(jī)械能守恒，得到,,聯(lián)立得到。
考點(diǎn)：本題考查速度公式，游標(biāo)卡尺讀數(shù)，機(jī)械能守恒定律，動(dòng)能定理
點(diǎn)評(píng)：本題學(xué)生清楚游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，會(huì)用機(jī)械能守恒定律解相關(guān)問題。