利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示：（1）实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度L；③由导轨标

Question

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示：

（1）实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离为s；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t₁和△t₂；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v₁=

(L)/(△t1)

(L)/(△t1)

和v₂=

(L)/(△t2)

(L)/(△t2)

；
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1=

(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t1)）²

(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t1)）²

和E_k2=

(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t2)）²

(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t2)）²

；
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少△E_p=______（重力加速度为g）．

Answer 1

（2）①由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v₁=(L)/(△t1)
滑块通过光电门2速度v₂=(L)/(△t2)
②根据动能的定义式，系统的总动能分别为
E_k1=(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t1)）²
E_k2=(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t2)）²
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△E_p=mgs
故答案为：（2）①(L)/(△t1)；(L)/(△t2)；②(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t1)）²；(1)/(2)（M+m）（(L)/(△t2)）²；③mgs．