问题标题:
【某研究性学习小组利用气垫导轨进行验证机械能守恒定律实验,实验装置如图甲所示.将气垫导轨水平放置,在气垫导轨上相隔一定距离的两点处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定有遮】
问题描述:

某研究性学习小组利用气垫导轨进行验证机械能守恒定律实验,实验装置如图甲所示.将气垫导轨水平放置,在气垫导轨上相隔一定距离的两点处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定有遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器便会输出高电压,并由计算机显示出来.滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象.

(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,放手使其自由滑动,若图乙中的△t1______△t2(选填“>”、“=”或“<”),则说明气垫导轨已经水平.

(2)用游标卡尺测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d=______mm.

(3)用细线通过气垫导轨左端的定滑轮将滑块P与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由如图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若△t1、△t2和d已知,要验证机械能是否守恒,还应测出______和______(写出物理量的名称及符号).

(4)若上述物理量间满足关系式mgL=12(M+m)(d△t2)2−12(M+m)(d△t1)2

mgL=12(M+m)(d△t2)2−12(M+m)(d△t1)2

,则表明在滑块和砝码的运动过程中,系统的机械能守恒.

罗水华回答:
  (1)轻推滑块,放手使其自由滑动,遮光条经过光电传感器A、B时间相同,说明滑块匀速运动,气垫导轨已经水平.   (2)该游标卡尺的精确度为0.05mm,主尺读数为:0,副尺读数为:3×0.05mm=0.15mm,故遮光条宽度d=0.15mm.   (3)设滑块质量为M,两光电门间距离L,依据给定的连接方式可知,比较钩码重力势能的减小与滑块和钩码动能的增加之间的关系,即:mgL与12(M+m)(d△t
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