Question

某學(xué)習(xí)小組在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用如下圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來測小車的加速度，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個(gè)光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t₁、t₂，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，可用上述實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為此還需測量的物理量是

 

，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為

 

．

Answer 1

分析：由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量，由此可得出需要驗(yàn)證的表達(dá)式以及需要測量的物理量．

解答：解：由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．
滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v₁=

d

t1

，
滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v₂=

d

t2

根據(jù)功能關(guān)系可知：mgL=

1

2

(M+m)(

d

t2

)2-

1

2

(M+m)(

d

t1

)2．
因此為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測量的物理量有：滑塊的質(zhì)量M和沙桶的質(zhì)量m 
故答案為：滑塊的質(zhì)量M和沙桶的質(zhì)量m，mgL=

1

2

(M+m)(

d

t2

)2-

1

2

(M+m)(

d

t1

)2．

點(diǎn)評：解決該題關(guān)鍵掌握知道在極短時(shí)間內(nèi)的平均速度可以表示瞬時(shí)速度和系統(tǒng)中的功能關(guān)系，總之解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理．