Question

【題目】如圖為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置．

主要實驗步驟如下：

A. 將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，將導(dǎo)軌調(diào)至水平．

B. 測出擋光條的寬度 d．

C. 將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l．

D. 釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間t．

E. 用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m．

F. ……

回答下列問題：

（1）在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統(tǒng)的重力勢能減少了______．

（2）擋光條通過光電門的速率為_____．

（3）為驗證機械能守恒定律，還需要測量的物理量是_______________．（寫出物理量的名稱及符號）

（4）若要符合機械能守恒定律的結(jié)論，以上測得的物理量應(yīng)該滿足的關(guān)系是__________．

Answer 1

【答案】mgl 滑塊和擋光條的總質(zhì)量M

【解析】

(1)[1]滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l，則托盤和砝碼向下運動的距離為l，由于滑塊的重力勢能不變，所以系統(tǒng)的重力勢能減少了mgl；

(2)[2]由于擋光條的寬度很小，所以擋光條通過光電門的速率為

(3)[3]由機械能守恒定律可知，系統(tǒng)減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為滑塊和擋光條的動能和托盤和砝碼的動能，所以為了驗證機械能守恒，應(yīng)測量滑塊和擋光條的總質(zhì)量M；

(4)[4] 若要符合機械能守恒定律的結(jié)論，所以

即