Question

9．某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
（1）他先用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，如圖所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為10.60mm．
（2）如果遮光條的寬度用d表示，遮光條通過光電門的時(shí)間為△t，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為$\frac2tbqxxz{△t}$．
（3）在本次實(shí)驗(yàn)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．本實(shí)驗(yàn)通過比較$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracqth7ik6{△t}$）²和mgs（用測量的物理量符號表示）在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．不同的尺有不同的精確度，注意單位問題．
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
（3）根據(jù)重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量，根據(jù)起末點(diǎn)的速度可以求出動(dòng)能的增加量，比較動(dòng)能變化量和重力勢能變化量關(guān)系即可．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：10mm+12×0.05mm=10.60mm；
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
滑塊通過光電門速度為：v=$\frac5xedyzh{△t}$；
（3）滑塊從初始位置到光電門時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量為：△E_K=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracd3ujj0s{△t}$）²，
系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為：△E_p=mgs，
比較$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracvepvnpn{△t}$）²和mgs，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可認(rèn)為機(jī)械能是守恒的．
故答案為：（1）10.60；（2）$\fracpqcllxh{△t}$；（3）$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracpizbqaq{△t}$）²；mgs

點(diǎn)評 了解光電門測量瞬時(shí)速度的原理．實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面；此題為一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題．要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法判斷系統(tǒng)重力勢能的變化量是否與動(dòng)能的變化量相同是解題的關(guān)鍵．