Question

【題目】如圖，氣墊導軌上滑塊的質量為M，鉤碼的質量為m，遮光條寬度為d，兩光電門間的距離為L，氣源開通后滑塊在牽引力的作用下先后通過兩個光電門的時間為△t1和△t2。當地的重力加速度為g。

(1)用上述裝置驗證滑塊的動能定理時，要使繩中拉力近似等于鉤碼的重力，則m與M之間的關系應滿足的條件是___________；需要驗證的表達式是_________________（用已知量表示）

(2)用上述裝置探究系統在運動中的機械能關系，滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中滿足關系式_____________________________時（用已知量表示），系統機械能守恒。若測量過程中發現系統動能增量總是大于鉤碼重力勢能的減少量，可能的原因是______________________。

Answer 1

【答案】M>>m 軌道不水平，右端高于左端

【解析】

考查實驗“驗證動能定理”、“驗證機械能守恒定律”。

（1）要使繩中的拉力近似等于鉤碼的重力，則應滿足M>>m；滑塊通過光電門的瞬時速度為： ，所以表達式為：

（2）系統機械能守恒，即系統重力勢能的減少量等于系統動能的增加量，即：

試驗時，默認系統重力勢能的減少量就是鉤碼重力勢能的減少量，若實驗時軌道不水平，下滑過程中滑塊的重力勢能也會發生變化，但沒有計入，若實驗時右端高于左端，則低于實際重力勢能減少量，表達式中的動能增量總是大于鉤碼重力勢能的減少量。