Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組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)機(jī)械能守恒．

（1）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得遮光條（圖乙）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（用游標(biāo)卡尺的測量結(jié)果計(jì)算）為0.45m/s（保留二位有效數(shù)字）．
（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、滑塊上的遮光條初始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)通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracli1r6ks{△t}$）²在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測量的物理量符號表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 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．通過很短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度去求塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度．通過系統(tǒng)動(dòng)能的增加是否等于系統(tǒng)重力勢能的減小，來確定測量哪些物理量．

解答 解：（1）主尺：5mm，游標(biāo)尺：對齊的是8，所以讀數(shù)為：8×0.05mm=0.40mm，故遮光條寬度d=5.40mm=0.540cm，
（2）滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為：
v=$\fracrcd3xq7{△t}$=$\frac{0.0054}{0.012}$m/s=0.45m/s．
（3）（4）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢能減少了mgs，系統(tǒng)動(dòng)能增加了$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracc4lbcil{△t}$）²，
所以我們可以通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracode19q1{△t}$）²的大小來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
還需要測量的物理量有滑塊的質(zhì)量M．
故答案為：（1）0.540
（2）0.45
（3）mgs；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fraczor6bcy{△t}$）²

點(diǎn)評 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量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．