Question

2．利用如圖所示的實(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 ）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）．
（2）設(shè)遮光條的寬度為d，通過光電門時(shí)的檔光時(shí)間為△t，則本實(shí)驗(yàn)通過比較系統(tǒng)減少的重力勢能為mgs和系統(tǒng)增加的動(dòng)能為$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracm6msfwj{△t}$）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；
（3 ）本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源于空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）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(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M；
（2）比較重力勢能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒；
（3）本實(shí)驗(yàn)中誤差來源有重物下落過程中會(huì)受到空氣阻力、紙帶和限位孔之間存在阻力、刻度尺測量長度時(shí)產(chǎn)生誤差等．

解答 解：（1）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，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(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M，故還需要測量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(dòng)能的增量為：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracnxmctlc{△t}$）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．
（3）本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源是重物下落過程中受到空氣阻力，長度測量產(chǎn)生誤差；
故答案為：（1）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；
（2）mgs，$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracsepkduj{△t}$）²；
（3）空氣阻力．

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，注意本實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是減小阻力做功．