Question

4．利用如圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．把裝有遮光條的滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上的A處，光電門安裝在B處，滑塊用細(xì)繩通過定滑輪與鉤碼相連．將滑塊從A位置釋放后，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間為△t．測(cè)得滑塊（含遮光條）質(zhì)量為M、鉤碼總質(zhì)量為m、遮光條寬度為d，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．
（1）實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是 （說明其物理意義并用符號(hào)表示）AB間的距離L；
（2）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）（$\fracnzfxlpv{△t}$）²（用以上對(duì)應(yīng)物理量的符號(hào)表示）；
（3）若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)動(dòng)能增加量明顯大于重力勢(shì)能減少量，可能的原因是③．
①鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M    ②鉤碼總質(zhì)量m與滑塊質(zhì)量M相差不大
③氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平，且左高右低   ④氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平，且左低右高．

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）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；
（2）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=$\fracfzdddhj{△t}$
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）（$\fracp5lfxjx{△t}$）²
（3）如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)動(dòng)能增加量大于重力勢(shì)能減少量，則可能是氣墊導(dǎo)軌不水平造成的，氣墊導(dǎo)軌傾斜后，由于滑塊的重力勢(shì)能的增加或減少?zèng)]有記入，故增加的動(dòng)能和減少的重力勢(shì)能不相等，若左側(cè)高，系統(tǒng)動(dòng)能增加量大于重力勢(shì)能減少量，若右側(cè)高，系統(tǒng)動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能減少量，故③正確．
故選：③
故答案為：（1）AB間的距離L；
（2）mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracdzflnbr{△t}$）²； 
（3）③

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．