Question

20．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)卡尺測得避光條（圖乙）的寬度d=5.40mm；
②實驗前需要調(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=1.5×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為（用游標(biāo)卡尺測量結(jié)果計算）3.6m/s．
③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）
④本實驗，通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracltafoxa{△t}$）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(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 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；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��；
該實驗需要比較鉤碼重力勢能的減小量和系統(tǒng)動能的增加量之間的關(guān)系，因此還需要的器材是天平．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.5cm=5mm，游標(biāo)尺上第8個刻度與主尺上某一刻度對齊，則游標(biāo)讀數(shù)為8×0.05=0.40mm，
所以最終讀數(shù)為：5mm+0.40mm=5.40mm；
（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=$\frac{0.054}{0.015}$=3.6m/s
（3）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統(tǒng)動能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracg7g8gpt{△t}$）²，
所以我們可以通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracvyfmvch{△t}$）²的大小來驗證機(jī)械能守恒定律．
需要測量的物理量有：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；
（4）本實驗，通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracb33tad3{△t}$）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(jī)械能守恒．
故答案為：（1）5.40
（2）3.6
（3）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
（4）mgs；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracuy82tve{△t}$）²

點評 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎(chǔ)．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．