Question

某學習小組在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用如下圖所示的氣墊導軌裝置來測小車的加速度，由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t₁、t₂，經分析討論，由于滑塊在氣墊導軌上運動時空氣阻力很小，可用上述實驗裝置來驗證機械能守恒定律，為此還需測量的物理量是

 

，機械能守恒的表達式為

 

．

Answer 1

分析：由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．根據功能關系得重力勢能減小量等于系統動能的增加量，由此可得出需要驗證的表達式以及需要測量的物理量．

解答：解：由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．
滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=

d

t1

，
滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=

d

t2

根據功能關系可知：mgL=

1

2

(M+m)(

d

t2

)2-

1

2

(M+m)(

d

t1

)2．
因此為了驗證機械能守恒定律，還需要測量的物理量有：滑塊的質量M和沙桶的質量m 
故答案為：滑塊的質量M和沙桶的質量m，mgL=

1

2

(M+m)(

d

t2

)2-

1

2

(M+m)(

d

t1

)2．

點評：解決該題關鍵掌握知道在極短時間內的平均速度可以表示瞬時速度和系統中的功能關系，總之解答實驗問題的關鍵是明確實驗原理．