Question

8．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．裝置中的氣墊導(dǎo)軌工作時可使滑塊懸浮起來，以減小滑塊運(yùn)動過程中的阻力．實(shí)驗(yàn)前已調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座保持水平，實(shí)驗(yàn)中測量出的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M、滑塊上遮光條由圖示初始位置到光電門的距離x．
（1）若用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時掛上鉤碼，將滑塊從圖示初始位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時器讀出遮光條通過光電門的時間△t，則可計(jì)算出滑塊經(jīng)過光電門時的速度為$\fracam5c4lt{△t}$．
（2）要驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，除了已經(jīng)測量出的物理量外還需要已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?br />（3）本實(shí)驗(yàn)通過比較mgx和$\frac{ygjveiw^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用物理量符號表示），即可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)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小，因此需要測量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，計(jì)算動能需要知道滑塊的質(zhì)量M和鉤碼的質(zhì)量m，求解重力勢能的減小量時，需要知道當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度和下降的高度�?br />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）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，可知滑塊經(jīng)過光電門的速度大小$v=\fracqpilpdr{△t}$．
（2、3）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mgx，系統(tǒng)動能的增量為$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}=\frac{1}{2}（M+m）\frac{ci9uiwf^{2}}{△{t}^{2}}$，可知還需要測量當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度．�?yàn)證
重力勢能的減小量為mgx和動能的增加量$\frac{altw9lk^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$是否相等．
故答案為：（1）$\fracapomvow{△t}$   （2）當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;  （3）mgx，$\frac{kzi94rp^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$．

點(diǎn)評 物理實(shí)驗(yàn)如何變化，正確理解實(shí)驗(yàn)原理都是解答實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，同時加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．