Question

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。

（1）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。

（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d =    mm。

（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。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）。

（4）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）Δt1=Δt2 ；（2）5.0mm； （3）滑块质量M，两光电门间距为L；（4）

【解析】

试题分析：（1）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时，说明滑块已经匀速运动，说明气垫导轨已经水平。（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d =5.0mm。（3）滑块经过两个光电门的速度分别为：和，重物重力势能的减小量为mgL，故要验证的关系是，故还应测出滑块质量M和两光电门间距为L；（4）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。

考点：验证机械能守恒定律。