Question

【題目】利氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)裝示意圖如圖1所示：

（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平．
②用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度L，結(jié)果如圖所示，由此讀出L=mm．
③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門(mén)中心之間的距離x
④將滑塊移至光電門(mén)1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門(mén)2．
⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）上分別讀出擋光條通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2所用的時(shí)間△t1和△t2 ．
⑥用天平稱(chēng)出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱(chēng)出托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m．
（2）用表示直接測(cè)量量的字寫(xiě)出下列所求物理量的表達(dá)式：
①當(dāng)滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2時(shí)，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤(pán)和碼）的總動(dòng)能分別為Ek1=和Ek2= ．
②如果表達(dá)式成立，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

Answer 1

【答案】
（1）10.90
（2） （M+m）（ ）2, （M+m）（ ）2,△Ep=Ek2﹣Ek1
【解析】解：（1）游標(biāo)卡尺，主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.02×45mm=0.90mm，所以最終讀數(shù)為10.90mm； （2）由于光電門(mén)的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．

滑塊通過(guò)光電門(mén)1速度v1=

滑塊通過(guò)光電門(mén)2速度v2=

系統(tǒng)的總動(dòng)能分別為Ek1= （M+m）（ ）2

Ek2= （M+m）（ ）2；

在滑塊從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少△Ep=mgs（3）如果滿足關(guān)系式△Ep=Ek2﹣Ek1，即系統(tǒng)重力勢(shì)能減小量等于動(dòng)能增加量，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

故答案為：（1）10.90； （M+m）（ ）2， （M+m）（ ）2，△Ep=Ek2﹣Ek1．

游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．

光電門(mén)測(cè)量瞬時(shí)速度是實(shí)驗(yàn)中常用的方法．

由于光電門(mén)的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．

根據(jù)功能關(guān)系得重力做功的數(shù)值等于重力勢(shì)能減小量．

要注意本題的研究對(duì)象是系統(tǒng)．