Question

9．某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一寬度為d的遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連．滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象．

（1）實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△t₁=△t₂（選填“＞”、“=”或“＜”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）滑塊P用細(xì)線跨過定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機(jī)得到電壓圖象如圖乙所示，若△t₁、△t₂、d和m已知，要驗(yàn)證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測出的物理量是滑塊的質(zhì)量M和兩光電門間的距離L．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑塊做勻速直線運(yùn)動時，可知?dú)鈮|導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）根據(jù)系統(tǒng)重力勢能的減小量等于系統(tǒng)動能的增加量列出表達(dá)式，從而確定還需測量的物理量．

解答 解：（1）輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△t₁=△t₂時，滑塊做勻速直線運(yùn)動，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）系統(tǒng)重力勢能的減小量為：△E_p=mgL，系統(tǒng)動能的增加量為：△E_k=$\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{p9vv5xb5^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}-\frac{p9vv5xb5^{2}}{△{{t}_{1}}^{2}}）$，由機(jī)械能守恒有；mgL=$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{p9vv5xb5^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}-\frac{p9vv5xb5^{2}}{△{{t}_{1}}^{2}}）$，
可知還需測出滑塊的質(zhì)量M，兩光電門間的距離L．
故答案為：（1）=，（2）滑塊質(zhì)量M，兩光電門間的距離L．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，注意研究的對象是系統(tǒng)，知道極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，難度不大．