Question

12．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)機械能守恒．實驗前調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得固定在滑塊上的遮光條的寬度d=0.52 cm；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=1.3×10^-2 s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為0.40．m/s．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．
（2）本實驗驗證系統(tǒng)的機械能守恒定律的表達式為：mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{（\fraczcvub8z{△t}）}^{2}$（用測量的物理量符號表示）．

Answer 1

分析 （1）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��；
（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．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為5mm+0.1×2mm=5.2mm=0.52cm．
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=$\fracakxqsj1{△t}=\frac{0.52×1{0}^{-2}}{1.3×1{0}^{-2}}$=0.40m/s．
（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：$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）{（\fracjtnrjiq{△t}）}^{2}$，
所以本實驗驗證系統(tǒng)的機械能守恒定律的表達式為為mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{（\frack6ble5c{△t}）}^{2}$
故答案為：（1）0.52；0.40；
（2）mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{（\fracpa8ayg1{△t}）}^{2}$

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．