为了验证机械能守恒定律，某同学使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器M通过G1、G2光电门时，光束被滑行

题文

为了验证机械能守恒定律，某同学使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器M通过G1、G2光电门时，光束被滑行器M上的挡光片遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门中心间的距离为x，牵引砝码的质量为m，细绳不可伸长且其质量可以忽略，重力加速度为g．该同学想在水平的气垫导轨上，只利用以上仪器，在滑行器通过G1、G2光电门的过程中验证机械能守恒定律，请回答下列问题．（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺母，使气垫导轨水平．请在以下空白处填写实验要求；在不增加其他测量器材的情况下，调水平的步骤是：取下牵引砝码m，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑行器M放在气垫导轨上的任意位置都能保持静止，或者轻推滑行器M分别通过光电门G1、G2的时间______，则导轨水平．（2）当气垫导轨调水平后，在接下来的实验操作中，以下操作合理的是______；A．挡光片的宽度D应尽可能选较小的B．选用的牵引砝码的质量m应远小于滑行器的总质量MC．为了减小实验误差，光电门G1、G2的间距x应该尽可能大一些D．用来牵引滑行器M的细绳可以与导轨不平行（3）在每次实验中，若表达式______；用M、g、m、△t1、△t2、D、x表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂重物的情况下轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，滑块通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平．（2）A、滑块经过光电门时的瞬时速度用平均速度来代替，由v=D△t求出，D越小，误差越小，故A正确．B、本实验不需要测量细绳对滑行器的拉力，即不需要用砝码的质量代替细绳的拉力，所以不需要满足砝码的质量m应远小于滑行器的总质量M这个条件，故B错误．C、光电门G1、G2的间距x越大，x相对误差越小，故C正确．D、用来牵引滑行器M的细绳必须与导轨平行，以减小阻力，保持满足实验阻力足够小的条件，故D错误．故选：AC．（3）滑行器经过光电门G1、G2的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为： v1=D△t1，v2=D△t2砝码的重力势能减少量为：△Ep=mgx；砝码及滑行器（连同挡光片）的动能增加量相等为：△Ek=12(M+m)v22-12(M+m)v21若表达式△Ep=△Ek，即得：mgx=12(M+m)(D△t2)2-12(M+m)(D△t1)2，在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．故答案为：（1）相等；（2）AC；（3）mgx=12(M+m)(D△t2)2-12(M+m)(D△t1)2．

解析

D△t

考点

据考高分专家说，试题“为了验证机械能守恒定律，某同学使用如图所.....”主要考查你对 [实验：验证动量守恒定律 ]考点的理解。

实验：验证动量守恒定律

实验目的： 研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。 实验原理： 一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2'，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1'+m2s2'相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。 实验器材： 碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规。 实验步骤： 1、用天平测出两个小球的质量m1、m2。 2、安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。 3、在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 4、在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。 5、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。 6、把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。 7、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。 8、过O、N作一直线，取OO'=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O'就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。 9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。 10、分别算出m1·与m1·+m2·的值，看m1·与m1·+m2·9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。 10、分别算出m1·与m1·+m2·的值，看m1·与m1·+m2·在实验误差允许的范围内是否相等。 注意事项： 1、应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。 2、要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。 3、每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着挡板，然后释放小球。4、白纸铺好后不能移动。