Question

9．圖甲是某實驗小組驗證（鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)）機械能守恒的實驗裝置，圖中的氣墊導軌被水平地固定在實驗臺上．
（1）實驗中，用螺旋測微器測遮光條的寬度d，測量結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度d=3.700mm．
（2）實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計時器讀出遮光條通過光電門所用的時間△t，鉤碼的質(zhì)量m已用天平測得，為了驗證系統(tǒng)機械能守恒，在本次實驗中還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（文字說明并用相應(yīng)的字母表示）．
（3）在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗驗證機械能守恒的關(guān)系式是mgs=$\frac{1}{2}（m+M）（{\fracdznznhl{△t}）}^{2}$（用測量的物理量符號表示）

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）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；
（3）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）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm，所以最終讀數(shù)為：3.5mm+0.200mm=3.700mm．
（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=$\fracfjfrzdh{△t}$，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．
（3）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：$\frac{1}{2}（m+M）（{\frac3djp7xd{△t}）}^{2}$．
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．
故答案為：（1）3.700；（2）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．（3）mgs=$\frac{1}{2}（m+M）（{\fracrh9rflh{△t}）}^{2}$．

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．