Question

（8分）利用气垫导轨验证机械能守恒定律。实验装置示意图如图所示：

实验步骤：

A．将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平。

B．用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如下图所示，由此读出l=_______mm。

C．由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=_______cm。

D．将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。

E．从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt₁和Δt₂。

F．用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：

（1）在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔE_p=______（重力加速度为g）。

（2）如果ΔE_p=___________，则可认为验证了机械能守恒定律。

Answer

9．25，60.00，

【解析】

试题分析：l=9mm+0.05mm×5=9.25mm，s=80.00cm-20.00cm=60.00cm

（1）系统势能的减少△EP=mgh=mgs

（2）由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度．

，

根据动能的定义式得：

通过光电门1，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为E k1=（M+m）

通过光电门2，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为E k2=（M+m）

如果△EP=△E k=Ek2-Ek1=（M+m）-（M+m）， 即重力势能的减小量等于动能的增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．

考点：验证机械能守恒定律