Question

【題目】光明中學實驗小組的同學利用如圖所示的實驗裝置驗證了機械能守恒定律，曉宇實驗時進行了如下的操作（滑輪的大小可忽略）：

①滑塊甲放在氣墊導軌上，滑塊乙穿在涂有潤滑劑的豎直桿上，調(diào)整氣墊導軌水平，并調(diào)整光電門的位置，使遮光條通過光電門時滑塊甲仍未到達定滑輪，實驗時記錄通光條的擋光時間t；

②將兩滑塊由囝中的位置無初速釋放，釋放瞬間兩滑塊之間的細繩剛好拉直；

③測出兩滑塊甲、乙的質(zhì)量M、m，重力加速度為g。

回答下列問題:

（1）為了驗證機械能守恒定律.還需的物理量有________________。

A.細繩的總長度L

B.遮光條的寬度d

C.滑塊乙的釋放點距離光電門的離度h

D.滑輪到豎直桿的距離

E.滑塊甲到滑輪的距離s

（2）當遮光條通過光電門瞬間，滑塊甲速度的表達式為________________；

（3）如果系統(tǒng)的機械能守恒，則需驗證的關系式為_______。

Answer 1

【答案】BCD v甲= mgh=

【解析】

(1)[1]為了找出系統(tǒng)重力勢能的減少量，應需測量出滑塊乙的釋放點距離光電門的高度h；為了測量滑塊乙通過遮光條時的速度，應測量出遮光條的寬度d；如果要測量滑塊甲的速度，還需測量出滑輪到豎直桿的距離l；因此需要測量的物理量有BCD；

(2)[2]當遮光條剛好通過光電門時，如圖所示，

假設細線與豎直桿的夾角為α，滑塊甲、乙的速度為v甲、v乙。則由有運動的合成與分解的知識可知：

v甲=v乙cosα

又

cosα=

滑塊乙的速度為：

v乙=

因此滑塊甲速度的表達式為：

v甲=；

(3)[3]系統(tǒng)重力勢能的減少量為

△Ep=mgh

系統(tǒng)動能的增加量為：

△Ek=+=

要驗證機械能守恒，則應有

△Ep=△Ek

整理得

mgh=