Question

【题目】某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，气垫导轨与水平桌面的夹角为，导轨底端P点由一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与砂桶跨过轻质光滑定滑轮的细绳连接，导轨上Q点固定一个光电门，挡光片到光电门的距离为d。

（1）实验时，该同学进行了如下操作：

①开启气泵，调节细沙的质量，使滑块处于静止状态，则砂桶和细沙的总质量为________。

②在砂桶中再加入质量为m的细沙，让滑块从P点由静止开始运动。已知光电门记录挡光片挡光的时间为，则滑块通过Q点的瞬时速度为_____________。

（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量为=__________，沙桶和细沙的机械能减小量___________。在误差允许的范围内，如果，则滑块和沙桶和细沙组成的系统机械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）①②（2）；

【解析】（1）①滑块处于静止状态，在沿斜面方向上有，而绳子的拉力等于沙桶和细沙的总重力，故沙桶和细沙的总质量为

②光电门的宽度非常窄，所以通过光电门的瞬时速度可近似等于通过光电门的平均速度，故通过Q点的瞬时速度为

（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的动能增加，重力势能增加，则滑块的机械能增加量为，沙桶和细沙重力势能减小，动能增加，则沙桶和细沙机械能的减小量为