Question

【題目】如圖為一種利用氣墊導軌“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置．

主要實驗步驟如下：

A. 將氣墊導軌放在水平桌面上，將導軌調至水平．

B. 測出擋光條的寬度 d．

C. 將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l．

D. 釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間t．

E. 用天平稱出托盤和砝碼的總質量m．

F. ……

回答下列問題：

（1）在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統的重力勢能減少了______．

（2）擋光條通過光電門的速率為_____．

（3）為驗證機械能守恒定律，還需要測量的物理量是_______________．（寫出物理量的名稱及符號）

（4）若要符合機械能守恒定律的結論，以上測得的物理量應該滿足的關系是__________．

Answer 1

【答案】mgl 滑塊和擋光條的總質量M

【解析】

(1)[1]滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l，則托盤和砝碼向下運動的距離為l，由于滑塊的重力勢能不變，所以系統的重力勢能減少了mgl；

(2)[2]由于擋光條的寬度很小，所以擋光條通過光電門的速率為

(3)[3]由機械能守恒定律可知，系統減小的重力勢能轉化為滑塊和擋光條的動能和托盤和砝碼的動能，所以為了驗證機械能守恒，應測量滑塊和擋光條的總質量M；

(4)[4] 若要符合機械能守恒定律的結論，所以

即