Question

（2012年2月江苏重点中学联考）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

⑴实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt₁    Δt₂（选填“＞”、“=”或“＜” ）时，说明气垫导轨已经水平。

⑵用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d =    mm。

⑶滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出        和        （写出物理量的名称及符号）。

⑷若上述物理量间满足关系式                  ，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒。

Answer

(1)  =   

(2)  8.476（在8.474～8.477之间均算对）      

 (3)  滑块质量M ，两光电门间距离L          

 (4)  

【解析】（1）若气垫导轨已经水平，滑块做匀速直线运动，滑块遮光条经过光电传感器A、B时时间相等。

（2）由螺旋测微器读数规则，遮光条宽度d=8mm+0.476mm= 8.476mm。

（3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出滑块质量M ，两光电门间距离L 。

（4）块和砝码组成的系统机械能守恒，则有砝码减小的重力势能等于滑块和砝码组成的系统动能的增加，即。