Question

11．某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d=3.25mm．
（2）實驗前調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，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，則滑塊經(jīng)過光電門時的速度可表示為$\frack44gyj4{△t}$（各物理量均用字母表示）．
（3）用天平測出鉤碼的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M，已知重力加速度為g，本實驗還需要測量的物理量是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(yīng)的字母表示）．
（4）本實驗驗證鉤碼和滑塊系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgs=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracigc1rk4{△t}$）²．

Answer 1

分析 （1）掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，即主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
（2）本實驗中由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度大�。�
（3、4）比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.3cm=3mm，游標(biāo)尺上第5個刻度與主尺上某一刻度對齊，
則游標(biāo)讀數(shù)為5×0.05=0.25mm，
所以最終讀數(shù)為：3mm+0.25m=3.25mm；
（2）由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為：v=$\fracv5ijfls{△t}$
（3）根據(jù)實驗原理可知，該實驗中需要比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒，故需要測量的物理量為：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．
鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對象，其重力勢能的減小量為mgs，
系統(tǒng)動能的增量為：$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracrj1tpb5{△t}$）²，
（4）因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．
則為mgs=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracyqxeght{△t}$）²，
故答案為：（1）3.25mm；（2）$\frachpmvh0r{△t}$；（3）滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；（4）mgs=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac5gi1ofw{△t}$）²．

點評 物理實驗如何變化，正確理解實驗原理都是解答實驗的關(guān)鍵，同時加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實驗中的應(yīng)用．