Question

（2012?潮州二模）如圖所示，是用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．在滑塊上安裝一遮光板，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上并靜止在A處，并通過(guò)定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電計(jì)時(shí)器安裝在B處．測(cè)得滑塊（含遮光板）質(zhì)量為M、鉤碼總質(zhì)量為m、遮光板寬度為d、當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．將滑塊在圖示A位置釋放后，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光板通過(guò)光電門的時(shí)間分別為△t．
①實(shí)驗(yàn)中是否要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M

否

（填：是、否）
②實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是

AB間的距離L

（用文字及相應(yīng)的符號(hào)表示）．
③本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為：

mgL=

1

2

(M+m)(

d

△t

)2

（用以上對(duì)應(yīng)物理量的符號(hào)表示）．
④如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)動(dòng)能增加量大于重力勢(shì)能減少量，請(qǐng)指出實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)可能出的問(wèn)題

氣墊導(dǎo)軌不水平

．

Answer 1

分析：實(shí)驗(yàn)原理是：求出通過(guò)光電門時(shí)的速度v，測(cè)出AB間的距離L，在這個(gè)過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能能：△E_p=mgL，增加的動(dòng)能

1

2

mv2，比較減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能之間的關(guān)系，驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

解答：解：①本實(shí)驗(yàn)中不需要讓鉤碼的重力等于繩子的拉力，故不要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M；
②為了求出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鉤碼減小的重力勢(shì)能，則需要測(cè)量AB間的距離L；
③我們驗(yàn)證的是：△E_p與△E_k的關(guān)系，即驗(yàn)證：△E_p=△E_k代入得：
mgL=

1

2

(M+m)v2
而v=(

d

△t

)2
所以本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgL=

1

2

(M+m)(

d

△t

)2
④如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)動(dòng)能增加量大于重力勢(shì)能減少量，則可能是氣墊導(dǎo)軌不水平造成的．
故答案為：①否；②AB間的距離L；
③mgL=

1

2

(M+m)(

d

△t

)2；  ④氣墊導(dǎo)軌不水平

點(diǎn)評(píng)：正確解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．