Question

某同学用如图所示的装置，分别验证“动能定理”及“机械能守恒定律”，在装置中，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，滑块通过两光电门，记录的时间分别为t₁、t₂，当地的重力加速度为g。

（1）开通气源，实验前要调节气垫导轨水平，在不提供其他器材的情况下，判断气垫导轨是否水平的方法是：        （填“连接”或“不连接”）悬挂勾码的细绳，给滑块一个初速度，观察           。

（2）要用上述装置探究滑块受到的合外力做的功与滑块动能变化的关系，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             ；实验要验证的表达式为             。

（3）要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略大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是           。

Answer

（1）不连接 滑块通过两个光电门记录的时间是否相等

（2）

（3）水平导轨不水平，右端高

【解析】试题分析：（1）判断气垫导轨是否水平的方法是：不连接悬挂勾码的细绳，给滑块一个初速度，观察滑块通过两个光电门记录的时间是否相等。

（2）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：m远小于M，滑块通过光电门的瞬时速度为：，则实验要验证的表达式为：。

（3）要验证机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量，即验证：；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计入，故增加的动能和减少的重力势能不相等；若右侧高，系统动能的增加量大于重力势能的减少量。即系统动能增量总是略大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是水平导轨不水平，右端高。

考点：验证 “机械能守恒定律”、光电门的应用

【名师点睛】本题主要考查了验证 “机械能守恒定律”、光电门应用。依据滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，再表示出钩码的重力势能减少量和系统动能增加量的大小来验证机械能守恒定律。实验过程中系统动能增量总是略大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是水平导轨不水平，右端高。