Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．
（1）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得遮光條（如圖）的寬度d=

0.540

cm；
（2）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門所花時(shí)間為△t=1.2×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為（用游標(biāo)卡尺的測量結(jié)果計(jì)算）

0.45

m/s．
（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、

滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離s

和

滑塊的質(zhì)量M

（用文字說明并用相應(yīng)的字母表示）．
（4）本實(shí)驗(yàn)，通過比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（3）根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度求出滑塊通過光電門的速度．
（3、4）對系統(tǒng)研究，得出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，從而得出需要測量的物理量．

解答：解：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于5mm+0.05×8mm=5.40mm=0.540mcm．
（2）滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度v=

d

△t

=

0.54×10-2

1.2×10-2

=0.45m/s．
（3）需驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為

1

2

(M+m)v2=

1

2

(m+M)(

d

△t

)2，即驗(yàn)證mgs與

1

2

(m+M)(

d

△t

)2在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．
故答案為：（1）0.540，（2）0.45
（3）滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離s；滑塊的質(zhì)量M
（4）mgs，

1

2

(m+M)(

d

△t

)2．

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，以及知道驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理以及方法．