某同学利用如图所示的装置测定当地的重力加速度。图中1、2是两个光电门（当滑块通过光电门时，光电计时器可以显示滑块的挡光时间），木板的一端在水平面上，将涂有润滑油的木板的一端垫起，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为t1和t2。用游标卡尺测得滑块的宽度为d，测得1、2间的距离为x，木板的倾角为θ。（1）滑块通过光电门1时的速度大小为，通过光电门2时的速度大小为。（2）本实验（填“需要”或“不需要”）测量滑块的质量。（3）认为木板光滑，则当地的重力加速度大小g=（用d、t1、t2、x、θ表示）。（4）由于木板不可能完全光滑，若测量及数据处理均无误，则测得的重力加速度（填“偏大”或“偏小”）。

1. 如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。

（1）为完成实验，还需要的器材有。

A．米尺 B． $\text{[math]}$ 直流电源 C．秒表 D． $\text{[math]}$ 交流电源

（2）某同学用图中所示装置打出的一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，根据纸带计算出打下 $\text{[math]}$ 点时重物的速度大小为 $\text{[math]}$ （结果保留三位有效数字）。

（3）采用重物下落的方法，根据公式 $\text{[math]}$ 验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是。

实验探究题容易

2. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。

（1）实验步骤：

①将气垫导轨放在水平面上，将导轨调至水平；

②测出挡光条的宽度为l；

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s；

④将滑块移至光电门1左侧其处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前档光条已通过光电门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所用时间△ $\text{[math]}$ 和△ $\text{[math]}$ ；

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）用表示直接测量的物理量字母写出下列所示物理量的表达式：

①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 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ；

②在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （重力加速度为g）；

③如果 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，则可认为验证了机械能守恒定律。

实验探究题容易

3. 小明利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门。

（1）用螺旋测微器测量小球的直径，若测量结果如图乙所示，则小球的直径 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（2）闭合电磁铁的开关，吸住小球；测出小球与光电门间的高度差；断开开关，小球由静止自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。若某次实验中小球通过光电门的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则小球此次通过光电门时的速度大小为（用d、 $\text{[math]}$ 表示）。

（3）多次改变光电门的位置，重复实验，测出小球与光电门间的高度差h和记录小球通过光电门的挡光时间t。以 $\text{[math]}$ 为纵轴、h为横轴，作出 $\text{[math]}$ 图像，图像为过原点的直线，直线的斜率为k，若当地的重力加速度大小 $\text{[math]}$ （用d、k表示），则机械能守恒定律得到验证。

实验探究题容易

1. 某同学用如图所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的栓接点（ $\text{[math]}$ ）在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为 $\text{[math]}$ ，弹簧的劲度系数为 $\text{[math]}$ ，弹性势能 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为弹簧形变量），重力加速度为 $\text{[math]}$ ，遮光条的宽度为 $\text{[math]}$ ，小物块释放点与光电门之间的距离为l（ $\text{[math]}$ 远远小于l）。现将小物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间 $\text{[math]}$ 。

(1) 物块通过光电门时的速度为；

(2) 改变光电门的位置，重复实验，每次滑块均从 $\text{[math]}$ 点静止释放，记录多组1和对应的时间，做出 $\text{[math]}$ 图像如图所示，若在误差允许的范围内， $\text{[math]}$ 满足关系式时，可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒；

(3) 在（2）中条件下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 时，物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 表示）；

(4) 在（2）中条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为（ $\text{[math]}$ 表示）。

实验探究题困难

2. 某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1.2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．

(1)用10分度游标卡尺测量遮光条宽度d如图乙所示，遮光条宽度d＝ mm.

(2)实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间．以下能够达到调整气垫导轨水平的措施是(选填相应选项前的符号)

A．调节旋钮P使轨道左端升高一些

B．遮光条的宽度增大一些

C．滑块的质量增大一些

D．气源的供气量增大一些

(3)调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验，测出光电门1.2间的距离L.遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m.由数字计时器读出遮光条通过光电门1.2的时间t₁ ． t₂ ，则遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式v₁＝；验证系统机械能守恒定律成立的表达式是(用题中的字母表示，当地重力加速度为g)．

实验探究题普通

3. 为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。

（1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是；

①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；

②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；

③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；

④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；

⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；

⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。

（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；某次实验中，测得 $\text{[math]}$ ，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留3位有效数字）；