Question

某實驗小組利用如圖1所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒．

（1）如圖2所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d=

0.52

 cm；實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△t=1.35×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為

0.385

m/s．在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M和

滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s

（文字說明并用相應的字母表示）．
（2）在這個過程中系統(tǒng)減少的重力勢能為

mgs

，系統(tǒng)增加的動能為

1

2

（M+m）（

d

△t

）²

，只要兩者在誤差允許范圍內(nèi)相等，即可驗證機械能守恒（用測量的物理量字母表示）．

Answer 1

分析：（1）考查游標卡尺和秒表的讀數(shù)：先讀主尺（只讀整數(shù)），再加上游標尺（格數(shù)乘以分度分之一，格數(shù)找對齊的一個不估讀），滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度，根據(jù)需要驗證的表達式可以知道需要測量的物理量．
（2）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統(tǒng)動能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證機械能守恒定律．

解答：解：（1）主尺讀數(shù)為：5mm，游標尺：對齊的是2，所以讀數(shù)為：2×

1

10

=0.2mm，故遮光條寬度d=5.2mm=0.52cm，
v=

d

△t

=0.385m/s，在驗證機械能守恒時，需要求出鉤碼重力勢能的減小量和系統(tǒng)動能的增加量，因此需要測量的物理量有鉤碼的質(zhì)量m，滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，滑塊的質(zhì)量M．
（2）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統(tǒng)動能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證機械能守恒定律．
故答案為：（1）0.52，0.385，滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；（2）mgs，

1

2

（M+m）（

d

△t

）²．

點評：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．