Question

2．像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間．如圖乙所示，氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖乙所示的實(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．實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間△t

（1）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得遮光條（圖丙）的寬度d=0.540cm
（2）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門所花時(shí)間為△t=1.2×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為0.45（用游標(biāo)卡尺的測量結(jié)果計(jì)算）m/s．
（3）在本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，重力勢能的改變量mgS，動(dòng)能的改變量$\frac{1}{2}（M+m）（\fraczjx5lzs{△t}）_{\;}^{2}$（用測量的物理量符號表示），通過比較在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)二者相等，從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度求出滑塊通過光電門的速度．
（3、4）對系統(tǒng)研究，得出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，從而得出需要測量的物理量．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于5mm+0.05×8mm=5.40mm=0.540cm．
（2）滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為：v=$\frac4avts4n{△t}$=$\frac{0.540×1{0}_{\;}^{-3}m}{1.2×1{0}_{\;}^{-2}s}=0.45m/s$．
（3、4）需驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為$\frac{1}{2}（M+m）{v}_{\;}^{2}=\frac{1}{2}（M+m）（\fracr4udrv5{△t}）_{\;}^{2}$，即驗(yàn)證mgs與$\frac{1}{2}（M+m）（\fractengu50{△t}）_{\;}^{2}$在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．本實(shí)驗(yàn)還需要測量的物理量有鉤碼、滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離S；滑塊的質(zhì)量M
故答案為：（1）0.540cm；（2）0.45m/s；（3）滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離S，滑塊的質(zhì)量M；（4）mgS；   $\frac{1}{2}（M+m）（\fracaqpihfs{△t}）_{\;}^{2}$

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，以及知道驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理以及方法．