2024-2025學(xué)年高中物理第七章機械能守恒定律9實驗：驗證機械能守恒定律練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGE16-9試驗：驗證機械能守恒定律記一記驗證機械能守恒定律學(xué)問體系1個原理——ΔEk＝ΔEp1個方法——vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)辨一辨1.打點計時器的電源可用蓄電池．(×)2．試驗時應(yīng)先閉合打點計時器的電源開關(guān)，后釋放紙帶．(√)3．本試驗中必需登記重錘起先下落的計時點，否則無法驗證機械能守恒定律．(×)4．從理論上講，利用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，只能近似計算打第n點時重錘的瞬時速度．(×)5．試驗結(jié)果總會出現(xiàn)ΔEk<ΔEp的狀況，這是由試驗的偶然誤差造成的．(×)6．重物下落的高度h，可以用h＝eq\f(v2,2g)計算得出．(×)想一想1.本試驗中為什么主要強調(diào)先打開計時器，后釋放重錘？提示：緣由有二：其一是打點計時器工作有個穩(wěn)定過程，其二是該試驗中須要計下重錘起先下落的位置點．2．本試驗中如何正確地選擇所打的紙帶？提示：應(yīng)選點跡清楚，且第1、2點間距小于或等于2mm的紙帶．3．本試驗中若出現(xiàn)ΔEk>ΔEp的狀況，可能是什么緣由？提示：一是計算中出現(xiàn)錯誤，二是先釋放重錘，后打開計時器．思索感悟：練一練1.[2024·福建省一般中學(xué)考試]如圖所示是“驗證機械能守恒定律”的試驗裝置，讓質(zhì)量為m的重錘自由下落，打出一條較為志向的紙帶，若A、B、C、D是所選紙帶上依次相鄰的計數(shù)點，用刻度尺測出A、B間距離為h1，B、C間距離為h2，C、D間距離為h3.已知重力加速度為g.(1)裝置中的打點計時器所用電源是________(填“A”或“B”)；A．溝通電源B．直流電源(2)試驗時，釋放紙帶和接通電源的合理依次是________(填“A”或“B”)；A．先釋放紙帶，再接通電源B．先接通電源，再釋放紙帶(3)從A到C的下落過程中，重錘的重力勢能削減量ΔEp＝________.答案：(1)A(2)B(3)mg(h1＋h2)2．[2024·山東省一般中學(xué)考試]如圖甲所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的試驗裝置．(1)試驗中運用的電源頻率是50Hz，則紙帶上打出的相鄰兩點的時間間隔為________s.(2)試驗時，應(yīng)使打點計時器的兩個限位孔在同一豎直線上，這樣做可以________(選填“消退”“減小”或“增大”)紙帶與限位孔之間的摩擦．(3)在實際測量中，重物削減的重力勢能通常會________(選填“略大于”“等于”或“略小于”)增加的動能．(4)試驗中，質(zhì)量為m的重物拖著一條紙帶從靜止起先下落，打點計時器在紙帶上打出一系列清楚的點．把重物起先下落時打出的點標(biāo)為O，然后按先后依次依次選取三個計數(shù)點A、B、C，如圖乙所示．通過測量得到O、A間距離為h1.O、B間距離為h2，O、C間距離為h3.已知相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.從起先下落到打B點時，重物削減的重力勢能為________，打B點時重物的動能為________．答案：(1)0.02(2)減小(3)略大于(4)mgh2eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h3－h(huán)1,2T)))23．[2024·內(nèi)蒙古自治區(qū)一般中學(xué)考試]在“驗證機械能守恒定律”的試驗中：(1)從下列器材中選出試驗所必要的試驗器材(填寫所選器材前面的序號)________、________、________.①打點計時器(包括紙帶)②毫米刻度尺③天平④秒表⑤重錘⑥運動小車(2)把下列試驗步驟按先后依次排列________(填字母)．A．把打點計時器豎直地夾穩(wěn)在鐵架臺上B．先接通電源，再釋放紙帶C．取下紙帶，重復(fù)上述試驗3次D．選取志向紙帶，對幾個合適的點進行測量并計算，看mgh和eq\f(1,2)mv2是否相等E．將紙帶的一端固定在重錘上，讓紙帶穿過打點計時器并用手提住，使重錘靠近打點計時器答案：(1)①②⑤(2)AEBCD4．[2024·浦東新區(qū)一般中學(xué)考試]如圖為“用DIS探討機械能守恒定律”的試驗中，將一傳感器先后分別固定在豎直板上的D、C和B三點，最低點D作為零勢能點．逐次將擺錘從A點自由釋放，分別測出擺錘經(jīng)過D、C和B點時的速度．(1)試驗中運用的傳感器是________傳感器．(2)已知擺錘的直徑為d，由傳感器測出擺錘通過傳感器時的擋光時間為Δt，則擺錘經(jīng)過傳感器時的速度大小為________．答案：(1)光電門(2)eq\f(d,Δt)

要點一試驗原理與操作1．如圖為驗證機械能守恒定律的試驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：(1)為完成此試驗，除了所給的器材外，還須要的器材有________．(填入正確選項前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流電源D．0～12V的溝通電源(2)下面列舉了該試驗的幾個操作步驟：A．依據(jù)圖示的裝置安裝器材B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上C．用天平測出重錘的質(zhì)量D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶E．測量紙帶上某些點間的距離F．依據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中削減的重力勢能是否等于增加的動能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________________．(3)試驗中誤差產(chǎn)生的緣由有________________________________(寫出兩個緣由)．(4)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．依據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖所示．運用溝通電源的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達式a＝________.(用x1、x2、x3、x4及f表示)解析：(1)為完成此試驗，除了所給的器材外，測量須要米尺，電源須要0～12V的溝通電源．(2)其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是將打點計時器接到電源的“直流輸出”上，打點計時器須要溝通電源．(3)紙帶與打點計時器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測量紙帶上某些點的距離時會產(chǎn)生讀數(shù)誤差．(4)由Δx＝aT2得：a＝eq\f(x3＋x4－x1－x2,4T2)＝eq\f(x3＋x4－x1－x2f2,4)答案：(1)AD(2)B(3)紙帶與打點計時器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差；計算勢能改變時，選取初、末兩點距離過近；溝通電源頻率不確定(任選兩個作答)(4)eq\f(x3＋x4－x1－x2f2,4)2．某試驗小組的同學(xué)在“驗證機械能守恒定律”的試驗時，進行了如下的操作：A．取下紙帶，選擇點跡清楚的紙帶，登記起始點O，在距離O點較遠處選擇連續(xù)幾個計數(shù)點(或計時點)B．用天平稱出重物和夾子的質(zhì)量C．計算出ghn和eq\f(1,2)v2n，看兩者是否相等D．固定好打點計時器，將連著重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓重物盡量靠近打點計時器E．先接通電源，后松開紙帶，起先打點．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點紙帶F．測出各點到O點的距離，即得到重物下落的高度，并計算出各點的速度值在以上的操作中不必要的是________；然后將必要的操作進行正確的排序________．解析：因本試驗是通過比較重力勢能的削減量ΔEp是否等于動能的增加量ΔEk來驗證機械能守恒定律的，不須要知道動能的詳細數(shù)值，因而不須要測出重物和夾子的質(zhì)量，故步驟B是不必要的．依據(jù)試驗原理以及操作分析可知，正確的操作依次為DEAFC.答案：BDEAFC要點二試驗數(shù)據(jù)的處理3.某同學(xué)用圖甲所示的試驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為溝通電源，可以運用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖乙所示．該同學(xué)在試驗中沒有記錄溝通電的頻率f，須要用試驗數(shù)據(jù)和其他條件進行推算．(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．(2)已測得x1＝8.89cm，x2＝9.50cm，x3＝10.10cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，試驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為________Hz.解析：(1)兩點間時間間隔為T＝eq\f(1,f)，vB＝eq\f(x1＋x2,2T)＝eq\f(x1＋x2f,2)，同理vC＝eq\f(x2＋x3f,2)，重物下落的加速度的大小為a＝eq\f(x3－x1f2,2).(2)據(jù)mg－0.01mg＝ma和a＝eq\f(x3－x1f2,2)，代入數(shù)據(jù)可得f為40Hz.答案：(1)eq\f(x1＋x2f,2)eq\f(x2＋x3f,2)eq\f(x3－x1f2,2)(2)404．在用打點計時器驗證機械能守恒定律的試驗中，使質(zhì)量為m＝1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合試驗要求的紙帶如圖所示．O為第一個點，A、B、C為從合適位置起先選取連續(xù)點中的三個點．已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.80m/s2，那么：(1)依據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點到________點來驗證機械能守恒定律；(2)從O點到(1)問中所取的點，重物重力勢能的削減量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J；(結(jié)果取三位有效數(shù)字)(3)若測出紙帶上全部各點到O點之間的距離，依據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h，則以eq\f(v2,2)為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象是圖中的________．解析：(1)依據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可以看出，A、B、C為選取的連續(xù)點中的三個點，明顯只有B點的速度由vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)可以求出，其余兩點的速度不能干脆求出，而且O、B之間的距離已知，所以應(yīng)選O點到B點來驗證機械能守恒定律．(2)ΔEp＝mghB＝1.00×9.8×19.20×10－2J＝1.88JvB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(23.23－15.55×10－2,2×0.02)m/s＝1.92m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1.00×1.922J＝1.84J.(3)由mgh＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(v2,2)＝gh，故A項正確．答案：(1)B(2)1.881.84(3)A5．[2024·巴州高一檢測]如圖是利用重物自由下落驗證機械能守恒定律的試驗裝置．(1)在驗證機械能守恒定律的試驗中，沒有必要進行的操作是________．A．用天平測重物的質(zhì)量B．用秒表測重物下落的時間C．用打點計時器記錄重物下落的信息D．用紙帶記錄測量重物下落的高度(2)該試驗所用打點計時器的電源頻率為50Hz，A、B、C為紙帶中選取的三個計數(shù)點，每兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，則每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝________s，打點計時器在打下計數(shù)點B時，物體的下落速度為vB＝________m/s.(小數(shù)點后保留兩位數(shù)字)(3)由于該試驗中存在阻力做功，所以試驗測得的重物的重力勢能的削減量________(選填“<”、“>”或“＝”)動能的增加量．解析：(1)因為是比較mgh、eq\f(1,2)mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不須要測出重物的質(zhì)量，故A項錯誤．可以通過打點計時器計算時間，不須要秒表，故B項錯誤．用打點計時器可以記錄重物下落的時間和高度，故C項正確．用紙帶記錄測量重物下落的高度，故D項正確．(2)每兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，則每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1s．依據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律中間時刻速度等于這段時間中的平均速度得vB＝eq\f(xAC,tAC)＝2.36m/s.(3)由于紙帶通過時受到較大的阻力和重物受到的空氣阻力，重力勢能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢能的削減量明顯大于動能的增加量．答案：(1)AB(2)0.12.36(3)>基礎(chǔ)達標(biāo)1.在“驗證機械能守恒定律”的試驗中，關(guān)于重錘的選擇，下列說法正確的是()A．選擇的重錘的體積越小越好B．應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些C．應(yīng)選用體積和質(zhì)量都較小的重錘D．選擇的重錘體積應(yīng)小一些，質(zhì)量盡量地大一些解析：選擇重錘時既要考慮減小空氣阻力，又要考慮試驗的便利、可操作，故D項正確．答案：D2．某同學(xué)做“驗證機械能守恒定律”的試驗時，從打出的一條紙帶中選取了清楚的點進行探討，依據(jù)所學(xué)的學(xué)問計算出打2、3兩計數(shù)點時紙帶的瞬時速度，并用v2、v3表示，用刻度尺測量出2、3兩計數(shù)點之間的距離，用h23表示．驗證機械能守恒定律的關(guān)系式應(yīng)為()A．gh23＝veq\o\al(2,3)－veq\o\al(2,2)B．gh23＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)C．v3＝v2＋aTD．veq\o\al(2,3)＋veq\o\al(2,2)＝2gh23解析：2→3的過程，ΔEp減＝mgh23，ΔEk增＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，所以需驗證的表達式為mgh23＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，即gh23＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)，B項正確．答案：B3．用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律，由于電磁打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大的阻力，這樣試驗造成的結(jié)果是()A．重力勢能的削減量明顯大于動能的增加量B．重力勢能的削減量明顯小于動能的增加量C．重力勢能的削減量等于動能的增加量D．以上幾種狀況都有可能解析：由于重物下落時要克服阻力做功，重物削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和系統(tǒng)的內(nèi)能，故重力勢能的減小量大于動能的增加量，A項正確，B、C、D三項錯誤．答案：A4．做“驗證機械能守恒定律”的試驗時，一同學(xué)分析得出的試驗結(jié)果是重錘重力勢能的削減量小于動能的增加量．下列對造成該試驗結(jié)果的緣由分析正確的是()A．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力B．選用重錘的質(zhì)量過大C．溝通電源的頻率大于50HzD．溝通電源的頻率小于50Hz解析：在重錘下落過程中，重錘需克服空氣的阻力及打點計時器對紙帶的阻力做功，重錘削減的重力勢能在克服阻力做功的過程中消耗掉一部分，因此重錘削減的重力勢能總是大于重錘增加的動能，A項錯誤；“驗證機械能守恒定律”的試驗結(jié)論與重錘的質(zhì)量無關(guān)，B項錯誤；若溝通電的頻率f<50Hz，由于速度值仍按頻率為50Hz計算，頻率的計算值比實際值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，動能值也就偏大，則可能出現(xiàn)ΔEk>ΔEp的結(jié)果，C項錯誤，D項正確．答案：D5．在“驗證機械能守恒定律”在試驗中，通過打點計時器得到的紙帶如圖所示，在紙帶上選取了0～6的計數(shù)點，并用刻度尺依次測量出了相鄰兩點之間的距離．則下列選項正確的是()A．紙帶中第一個計數(shù)點的速度必需為零B．可將計數(shù)點1～5的瞬時速度利用平均速度干脆求出C．由于0、6兩計數(shù)點為紙帶的端點，因此不能計算出這兩點的速度D．由題中的數(shù)據(jù)計算出的加速度應(yīng)為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣冉馕觯涸凇膀炞C機械能守恒定律”的試驗中，計數(shù)點可以隨意選擇，沒必要必需從速度為零的起點起先，A項錯誤；計算瞬時速度是利用平均速度等于中間時刻的瞬間速度求出的，B項正確；依據(jù)運動學(xué)公式可將0、6兩計數(shù)點的速度計算出來，C項錯誤；由題中的數(shù)據(jù)計算出的加速度已包含了空氣阻力的影響，D項錯誤．答案：B6．[2024·山西運城河?xùn)|一中期末考試]在用落體法驗證機械能守恒定律的試驗中(重力加速度取g＝9.8m/s2)：(1)運用公式eq\f(mv2,2)＝mgh對試驗條件的要求是________，打點時間間隔為0.02s，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應(yīng)接近________．(2)若試驗中所用重錘的質(zhì)量m＝1kg，打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重錘速度vB＝________，重錘動能Ek＝________，從起先下落起至B點重錘的重力勢能削減量是________，由此可得出的結(jié)論是________________．解析：(1)重錘自由下落時，在0.02s內(nèi)的位移大小應(yīng)為h＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×9.8×(0.02)2m≈2mm.(2)vB＝eq\f(\x\to(AC),Δt)＝eq\f(31.4－7.8×10－3,2×0.02)m/s＝0.59m/s，此時重錘的動能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1×0.592J≈0.17J，重錘的重力勢能削減量為ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3J≈0.17J.答案：(1)打第1個點時重錘的初速度為零2mm(2)0.59m/s0.17J0.17J機械能守恒7．[2024·陜西寶雞中學(xué)期末考試]曉宇利用“自由落體”的方法驗證了機械能守恒定律，他進行了多次操作打出了四條不同的紙帶，經(jīng)過測量可知紙帶A、紙帶B、紙帶C、紙帶D前兩點之間的距離分別為0.185cm、0.192cm、0.265cm、0.195cm.已知低壓溝通電源的頻率為50Hz、重錘的為1.00kg、重力加速度取g＝9.80m/s2.回答下列問題：(1)上述的四條紙帶中有一條在操作過程中存在明顯的問題，該紙帶為________；(2)依據(jù)測量的要求從其中選出一條合適的紙帶，并選取點跡清楚的計時點，用刻度尺測出的試驗數(shù)據(jù)如圖所示，分析知紙帶的________(選填“左”或“右”)端與重錘相連；(3)由圖中的試驗數(shù)據(jù)求解打計時點2時，重錘下落的速度為________；(4)重錘由計時點0下降到計時點2的過程中，重錘的重力勢能的削減量ΔEp為________，重錘的動能的增加量ΔEk為________，由計算分析可知ΔEp________ΔEk(選填“>”、“＝”或“<”)，緣由為________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)請依據(jù)以上寫出試驗結(jié)論：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)紙帶C確定有操作錯誤，因為h＝0.265cm>0.20cm，說明他操作時先釋放了紙帶，后接通了電源，致使打點計時器打第一個計時點時，重錘的速度并不為零；(2)因重錘做自由落體運動，起先記錄時計時點間距小，所以紙帶的左端與重錘相連；(3)重錘的速度v2＝eq\f(x03－x01,2T)，代入數(shù)據(jù)可得v2＝0.98m/s；(4)從計時點0到計時點2的過程中，重力勢能的削減量ΔEp＝mgx02≈0.49J，動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)≈0.48J，由以上計算知，ΔEp>ΔEk，這是因為試驗中有摩擦力和空氣阻力等阻力的存在，重錘要克服阻力做功而損失機械能；(5)在試驗誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒．答案：(1)紙帶C(2)左(3)0.98m/s(4)0.49J0.48J>試驗中存在摩擦力和空氣阻力，重錘克服阻力做功損失機械能(5)在試驗誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒8．[2024·吉林長春市試驗中學(xué)期末考試]某學(xué)校的物理愛好試驗小組在探究機械能守恒定律時，進行了如下的操作：A．依據(jù)圖甲所示的裝置，組裝試驗器材B．將連著重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，讓重物盡量靠近打點計時器C．先接通電源，后松開紙帶，起先打點．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點紙帶D．從打下的紙帶中選擇一條點跡清楚的紙帶，登記起始點O，在距離O點較遠處連續(xù)選擇幾個計數(shù)點(或計時點)E．測出各點到O點的距離，即得到重物下落的高度，并計算出各點的速度值F．計算出ghn和eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)進行比較，得出試驗結(jié)論(已知低壓溝通電源的頻率為50Hz，重力加速度為g＝9.80m/s2)依據(jù)以上操作回答下列問題：(1)圖乙中的O點為第一個點跡清楚的計時點，且以后每隔一個計時點選取一個計數(shù)點，圖中的數(shù)據(jù)分別為A、B、C、D到O點的距離，假如選取B點進行分析，則重物的重力勢能削減了________J，動能增加了________J．(重物的質(zhì)量用m表示)(2)重物動能的增加量________(“略大于”或“略小于”)重力勢能的削減量，出現(xiàn)該現(xiàn)象的緣由是____________________________．(3)由以上的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論為________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)重力勢能的削減量為ΔEp＝mghOB＝m×9.80×0.1950J＝1.911mJ，重物在打B點時的速度為vB＝eq\f(hAC,4T)≈1.944m/s，所以重物起先下落到打B點時增加的動能為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)≈1.89mJ；(2)ΔEk略小于ΔEp，由于空氣阻力和限位孔的摩擦阻力做功，將部分機械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能；(3)從以上計算的數(shù)據(jù)得出：在試驗誤差允許的范圍內(nèi)重物削減的重力勢能等于其增加的動能，即機械能守恒．答案：(1)1.911m(2)略小于空氣阻力和限位孔的摩擦阻力做功(3)在試驗誤差允許的范圍內(nèi)重物削減的重力勢能等于其增加的功能，即機械能守恒9．某學(xué)校試驗小組利用如圖所示的試驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒．(1)試驗前先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平；(2)利用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度為d，試驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間為Δt，那么，在本次試驗中還須要測量的物理量有鉤碼的質(zhì)量m、________________和________________(文字說明并用相應(yīng)的字母表示)；(3)本試驗通過比較________________和________________(用測量的物理量符號表示)在試驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，就可以驗證系統(tǒng)的機械能守恒．解析：(2)由于遮光條通過光電門的時間極短，因此可以利用平均速度來代替瞬時速度，因此滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為v＝eq\f(d,Δt)，此外還須要知道滑塊上遮光條的初始位置到光電門的距離s，計算動能須要知道滑塊的質(zhì)量M，故還須要測量M.(3)以鉤碼和滑塊(包括遮光條)所組成的系統(tǒng)為探討對象，其重力勢能的減小量為mgs，系統(tǒng)動能的增量為eq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2.因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統(tǒng)機械能是否守恒．答案：(2)滑塊上遮光條的初始位置到光電門的距離s滑塊(包含遮光條)的質(zhì)量M(3)mgseq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2實力達標(biāo)10.[2024·山西現(xiàn)代雙語學(xué)校期末考試]某探討性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，試驗裝置如圖甲所示．在氣墊導(dǎo)軌上相隔確定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連．滑塊P在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t改變的圖象．(1)試驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________(選填“>”“＝”或“<”)Δt2時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．(2)用游標(biāo)卡尺測得遮光條寬度為d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________mm.(3)滑塊P用細線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質(zhì)量為m.將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗證滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出________和________(寫出物理量的名稱及符號)．(4)若上述物理量間滿意關(guān)系式__________________，則表明在上述過程中，滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機械能守恒．解析：(1)導(dǎo)軌水平常，滑塊P做勻速運動，Δt1＝Δt2；(2)d＝5mm＋0×0.1mm＝5.0mm；(4)滑塊P通過光電傳感器的速度為v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)，P、Q組成的系統(tǒng)機械能守恒，則mgL＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))