Question

某實驗小組利用如圖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．實驗前需要調整氣墊導軌底座使之水平，用游標卡尺測得遮光條的寬度為d，實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t．

（1）在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質量m、

滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s

和

滑塊的質量M

（用文字說明并用相應的字母表示）．
（2）本實驗通過比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

在實驗誤差允許的范圍內相等（用測量的物理量符號表示），從而驗證了系統(tǒng)的機械能守恒．

Answer 1

分析：（1）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量M；
（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）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，因此滑塊經過光電門時的瞬時速度為：
v=

d

△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量M，故還需要測量M．
故答案為：滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，滑塊的質量M．
（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：

1

2

(m+M)(

d

△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．
故答案為為：mgs，

1

2

(m+M)(

d

△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鍵，同時加強物理基本規(guī)律在實驗中的應用．