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

Question

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：

（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___．

Answer 1

（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：E_K=(1)/(2)m（(d)/(△t)）²，
而下滑的位移为x时，减小的重力势能：E_P=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．