Question

如图，气垫导轨上滑块的质量为M，钩码的质量为m，遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为△t₁和△t₂。当地的重力加速度为g。

（1）用上述装置测量滑块加速度的表达式为      （用已知量表示）；

（2）用上述装置探究滑块加速度a与质量M及拉力F的关系，要使绳中拉力近似等于钩码的重力，则m与M之间的关系应满足         ；

（3）用上述装置探究系统在运动中的机械能关系，滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式         时（用已知量表示），系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是         。

Answer

（1）；（2）M>>m ；（3）；导轨不水平，右端高

【解析】试题分析：（1）根据遮光板通过光电门的速度可以用平均速度代替得：滑块通过第一个光电门时的速度：；滑块通过第二个光电门时的速度：；滑块的加速度：

（2）当滑块质量M远大于钩码质量m 时，细线中拉力近似等于钩码重力．

（3）实验原理是：求出通过光电门1时的速度v1，通过光电门2时的速度v2，测出两光电门间的距离L，在这个过程中，减少的重力势能能：△Ep=mgL，增加的动能为：（M+m）v22-（M+m）v12

我们验证的是：△Ep与△Ek的关系，即验证：△Ep=△Ek代入得：

mgL=（M+m）v22-（M+m）v12

即

将气垫导轨倾斜后，由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入，故增加的动能和减少的重力势能不相等：若右侧高，系统动能增加量大于重力势能减少量．