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，光電傳感器會輸出一定電壓，兩光電傳感器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變化的圖象。

(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______△t2 (選填“>”“=”或“<”)時，說明氣墊導軌已經水平。

(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象如圖乙所示，若△t1、△t2、兩光電門間距離L、滑塊的質量M和d已知，重力加速度為g，要驗證滑塊和鉤碼組成的系統機械能是否守恒，則上述物理量間應滿足關系式___________。

Answer 1

【答案】=

【解析】

解：(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；

(2)螺旋測微器的固定刻度讀數為8mm，可動刻度讀數為，所以最終讀數為：；

(3)要驗證滑塊和砝碼組成的系統機械能是否守恒，就應該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量，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，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：。