Question

8．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)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(shí)可使滑塊懸浮起來(lái)，以減小滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)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(cè)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(mén)的距離x．
（1）若用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t，則可計(jì)算出滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為$\fracnflftxo{△t}$．
（2）要驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，除了已經(jīng)測(cè)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(guò)比較mgx和$\frac{dzqxrao^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用物理量符號(hào)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(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來(lái)代替其瞬時(shí)速度大小，因此需要測(cè)量滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，計(jì)算動(dòng)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(shì)能的減小量時(shí)，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(shì)能的減小量和動(dòng)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(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，可知滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度大小$v=\fraccfqsedk{△t}$．
（2、3）鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為mgx，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}=\frac{1}{2}（M+m）\frac{fnoyphg^{2}}{△{t}^{2}}$，可知還需要測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度．�?yàn)證
重力勢(shì)能的減小量為mgx和動(dòng)能的增加量$\frac{ujagjtc^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$是否相等．
故答案為：（1）$\fracqnwcqay{△t}$   （2）當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;  （3）mgx，$\frac{ynesvxh^{2}}{2△{t}^{2}}（M+m）$．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．