Question

7．如圖所示，刻度尺氣墊導(dǎo)軌光電門(mén)數(shù)字計(jì)時(shí)器滑塊遮光條鉤碼連氣源圖甲
在學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律以后，某實(shí)驗(yàn)小組想在氣墊導(dǎo)軌上利用滑塊和鉤碼驗(yàn)證機(jī)械能守恒，將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，調(diào)至水平后，把滑塊由靜止釋放，釋放時(shí)遮光條距光電門(mén)的距離小于勾碼到地面的距離．實(shí)驗(yàn)中測(cè)出鉤碼質(zhì)量為m，滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M，遮光條的寬度為d，釋放滑塊時(shí)遮光條距光電門(mén)的距離為L(zhǎng)，遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為△t，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．
（1）本實(shí)驗(yàn)不需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；
（2）滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度大小為$\fracebnkj3f{△t}$（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示）；
（3）本實(shí)驗(yàn)中在誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frace28xupr{△t}$）²（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），就驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 明確實(shí)驗(yàn)原理以及氣墊導(dǎo)軌裝置的特點(diǎn)可正確解答；
依據(jù)滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度，再表示出鉤碼的重力勢(shì)能減少量和系統(tǒng)動(dòng)能增加量的大小來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平．不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)或滑塊經(jīng)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間相等，則表示氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平狀態(tài)．
（2）滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度．
則滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)速度大小為：v=$\fracvem8yk8{△t}$，
鉤碼的重力勢(shì)能減少了mgL，系統(tǒng)動(dòng)能增加了$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracm7bta3r{△t}$）²
則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是：mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracunkmowi{△t}$）²
故答案為：
（1）不需要；（2）$\fracgphzw8a{△t}$；（3）mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac83zvofh{△t}$）²．

點(diǎn)評(píng) 考查掌握軌道是否水平的判定依據(jù)，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．同時(shí)處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)，最后理解求解瞬時(shí)速度的方法．