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如图所示,某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证机械能守恒定律,实验步骤如下:①将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H,在导轨上靠右侧P点处安装一个光电门②

题目详情
如图所示,某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证机械能守恒定律,实验步骤如下:
①将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H,在导轨上靠右侧P点处安装一个光电门
②用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d
③接通气源及光电计时器,将滑块从导轨靠近左端某处自由释放,测得滑块通过光电门时遮光时间为△t.
阅读上面的实验步骤回答下列问题:
作业搜
(1)实验中已知当地重力加速度为g,除上述步骤中测量的物理量之外,还需测量的物理量是___.
A.滑块的重力M
B.气垫导轨的倾斜角度θ
C.滑块释放处遮光条到光电门的距离x
D.滑块从开始运动至到达光电门所用的时间t
(2)请用题中所给的物理量及第(1)问中所选的物理量写出本实验验证机械能守恒的表达式___.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据实验目的,验证机械能守恒定律,
依据实验操作可知,通过光电门来测量瞬时速度,从而求得滑块到达光电门位置的动能,
再依据导轨的长与高关系,结合下滑的位移,可知,滑块下滑过程中的高度差,进而求得减小的重力势能;
A、等式两边均有质量,可以约去,故A不需要;
B、倾斜角度可以由导轨的长与高的比例来确定,故B不需要;
C、由上分析可知,需要物理时是:滑块释放处遮光条到光电门的距离x,
D、瞬时速度由光电门测出,不需要时间,故D也不需要,
故选:C.
(2)由上分析可知,滑块到达光电门位置的动能:EK=
1
2
m(
d
△t
2
而下滑的位移为x时,减小的重力势能:EP=mg
x
L
H
因此当mg
x
L
H=
1
2
m(
d
△t
2
即有:2gxH=
d2
△t2
L;
故答案为:(1)C;(2)2gxH=
d2
△t2
L.