Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)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(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬間速度為

0.40

m/s．（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）若測(cè)出鉤碼質(zhì)量為m，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離為s，則通過(guò)比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2是否相等（用直接測(cè)出的物理量符號(hào)寫(xiě)出表達(dá)式，重力加速度為g）即可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．

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，由于遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度；（2）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢(shì)能減少了：mgs，動(dòng)能增加了：

1

2

(m+M)(

d

△t

)2，故可以通過(guò)比較重力做功和動(dòng)能的增量是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

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(guò)光電門(mén)的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過(guò)光電門(mén)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(guò)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬間速度為：
v=

d

t

=

0.48cm

1.2×10-2s

=0.40m/s
故答案為：0.48；0.40．
（2）即滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，根據(jù)功能關(guān)系可知可以通過(guò)比較mgs和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
故答案為：mgs．

點(diǎn)評(píng)：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．