Question

【題目】由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力很小，某同學(xué)采用了如圖所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。安裝、調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置，他測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的距離為L，窄遮光板的寬度為d，釋放沙桶后窄遮光板依次通過兩個(gè)光電門的時(shí)間為t1、t2。為了完成實(shí)驗(yàn)，他還需要測(cè)量的物理量是________、_______，判斷機(jī)械能守恒的表達(dá)式為________。（已知重力加速度為g，表達(dá)式要用題中所給的物理量和測(cè)量的物理量表示）

Answer 1

【答案】滑塊和擋光板的總質(zhì)量M 沙桶的質(zhì)量m

【解析】

[1][2][3]由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度�；瑝K經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度為

滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度為

對(duì)于沙桶和滑塊組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)的總動(dòng)能增加量為

在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量

如果滿足關(guān)系式

即系統(tǒng)重力勢(shì)能減小量等于動(dòng)能增加量，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。所以機(jī)械能守恒的表達(dá)式為

因此本實(shí)驗(yàn)還需要用儀器測(cè)量的物理量是：滑塊和擋光板的總質(zhì)量M和沙桶的總質(zhì)量m。

判斷機(jī)械能守恒的表達(dá)式為。