Question

1．如圖所示，是“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條，放在水平氣墊導(dǎo)軌上從A處由靜止釋放，光電計(jì)時(shí)器安裝在B處．鉤碼總質(zhì)量為m，通過質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線拉動(dòng)滑塊（含遮光條），遮光條寬度為d、重力加速度為g，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間為△t，以鉤碼和滑塊整體作為實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，則：

（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”或“否”）．
（2）實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是A、B之間的距離L，測(cè)得滑塊（含遮光條）質(zhì)量為M（用文字和對(duì)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：$mgL=\frac{1}{2}（m+M）{（\fracnauqlgz{△t}）}^{2}$（用以上對(duì)應(yīng)物理量的符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)原理是：求出通過光電門時(shí)的速度v，測(cè)出AB間的距離L，在這個(gè)過程中，減少的重力勢(shì)能能：△E_p=mgL，增加的動(dòng)能$\frac{1}{2}$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）實(shí)驗(yàn)以鉤碼和滑塊整體作為實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，則整體受到的合力就是鉤碼的重力，不需要鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M，
（2）為了求出運(yùn)動(dòng)過程中鉤碼減小的重力勢(shì)能，則需要測(cè)量AB間的距離L，還需要測(cè)量滑塊（含遮光條）質(zhì)量為M，
（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=$\frac{1}{2}$（M+m）v²；
而v=$\fracrg2vdw2{△t}$
所以本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracmz6vnj2{△t}$）²
故答案為：（1）否；（2）A、B之間的距離L，測(cè)得滑塊（含遮光條）質(zhì)量為M；（3）$mgL=\frac{1}{2}（m+M）{（{\frackxm84eo{△t}}）^2}$

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(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．