Question

某校學(xué)生利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)由靜止釋放后機(jī)械能是否守恒．實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，且選定滑塊從靜止開始運(yùn)動的過程進(jìn)行測量．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得窄遮光條的寬度d=

0.48

cm；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的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經(jīng)過光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為

0.40

m/s．
（2）已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，鉤碼的質(zhì)量為m，滑塊的質(zhì)量為M，在本實(shí)驗(yàn)中還需要直接測量的物理量有：

B

．
A．光電門到導(dǎo)軌左端定滑輪的距離x
B．滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s
C．氣墊導(dǎo)軌的總長L
（3）本實(shí)驗(yàn)通過比較

mgs

和是否相等（用直接測出的物理量符號寫出表達(dá)式，重力加速度為g）說明系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．
（4）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議，其中確實(shí)對提高準(zhǔn)確程度有作用的是

A

．
A．繩的質(zhì)量要輕，滑塊與滑輪間繩要水平
B．在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩越長越好
C．鉤碼的質(zhì)量m越小越好
（5）你估計(jì)減少的重力勢能

大于

（大于、小于或等于）增加的動能．

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(shí)驗(yàn)中由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時(shí)速度大�。�
（2）研究的是重力勢能的減小量是否等于動能增加量，要選對運(yùn)動過程；
（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(jī)械能是否守恒；
（4）通過實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析即可；
（5）由于摩擦不可避免，故有小部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

解答：解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為4mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.1×8mm=0.8mm，所以最終讀數(shù)為：4mm+0.8mm=4.8mm=0.48cm；
數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過光電門的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過光電門的平均速度，用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：
v=

d

t

=

0.48cm

1.2×10-2s

=0.40m/s
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，該實(shí)驗(yàn)中需要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(jī)械能是否守恒，故需要測量的物理量為：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；故選B；
（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：

1

2

(M+m)(

d

△t

)2，因此只要比較二者是否相等，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．
（4）要減小誤差，繩子要輕，繩子與滑輪摩擦要��；軌道要水平，保證M重力勢能不變；故選A；
（5）由于摩擦不可避免，故有小部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故重力勢能的減小量一定大于動能的增加量；
故答案為：（1）0.48，0.40；（2）B；（3）mgs；（4）A；（5）大于．

點(diǎn)評：物理實(shí)驗(yàn)如何變化，正確理解實(shí)驗(yàn)原理都是解答實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，同時(shí)加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．