Question

2．利用如圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒．
（1 ）在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊上的遮光條初始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）．
（2）設(shè)遮光條的寬度為d，通過光電門時的檔光時間為△t，則本實驗通過比較系統(tǒng)減少的重力勢能為mgs和系統(tǒng)增加的動能為$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fraci9nv4e0{△t}$）²，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測量的物理量符號表示），從而驗證了系統(tǒng)的機械能守恒；
（3 ）本實驗的誤差主要來源于空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）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，計算動能需要知道滑塊的質(zhì)量M；
（2）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械能是否守恒；
（3）本實驗中誤差來源有重物下落過程中會受到空氣阻力、紙帶和限位孔之間存在阻力、刻度尺測量長度時產(chǎn)生誤差等．

解答 解：（1）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，因此需要知道滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，計算動能需要知道滑塊的質(zhì)量M，故還需要測量M．
（2）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）（$\fracjk9iail{△t}$）²．
因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統(tǒng)機械能是否守恒．
（3）本實驗誤差的主要來源是重物下落過程中受到空氣阻力，長度測量產(chǎn)生誤差；
故答案為：（1）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；
（2）mgs，$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracxcl5jhk{△t}$）²；
（3）空氣阻力．

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，同時加強物理基本規(guī)律在實驗中的應(yīng)用，注意本實驗關(guān)鍵是減小阻力做功．