Question

（10分）現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測試遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖；

（1）若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為_____。動(dòng)能的增加量可表示為_________。若在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，與s的關(guān)系式為= ________。

 (2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)（A點(diǎn)）下滑，測量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如下表所示：

	1	2	3	4	5
S(m)	0.600	0.800	1.000	1.200	1.400
t(ms)	8.22	7.17	6.44	5.85	5.43
1/t2(104s-2)	1.48	1.95	2.41	2.92	3.39

以s為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，請你在圖2位置的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線，求得該直線的斜率k=__________(保留3位有效數(shù)字)。

由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計(jì)算出直線的斜率，將k和進(jìn)行比較，若其差值在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。

 

Answer 1

（1）（2分），（2分），（2分）。

 （2）圖象如圖（2分）。

據(jù)圖象求出，或。（2分）

解析:重力勢能的減小量為。動(dòng)能的增加量為。在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，有，解得，與s的關(guān)系式為。