Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示 實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟中不完整之處補(bǔ)充完整．

（1）調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座，使之水平；
（2）測(cè)量鉤碼的質(zhì)量m，滑塊與遮光板的總質(zhì)量M，遮光板的初始位置與光電門(mén)的距離為x，；
（3）用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光板的寬度（如圖所示） d=

0.52

cm．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖甲的初始位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)數(shù)器讀出遮光板通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則滑塊講過(guò)光電門(mén)的速度為

0.433

m/s；
（5）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較

mgx

和

1

2

(m+M)

d2

△t2

在誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析：（3）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．先讀出主尺讀數(shù)，看游標(biāo)的0刻度線(xiàn)超過(guò)主尺的哪一個(gè)讀數(shù)，主尺讀數(shù)就讀多少，游標(biāo)讀數(shù)用分度乘以對(duì)齊的格數(shù)；
（4）由于遮光板通過(guò)的時(shí)間很短，因此可以用平均速度來(lái)代替其通過(guò)的瞬時(shí)速度；
（5）通過(guò)比較重力做功（重力勢(shì)能的減小量）和動(dòng)能的增加量之間的大小關(guān)系，可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

解答：解：（3）根據(jù)圖示可知，主尺示數(shù)為5mm=0.5cm，游標(biāo)尺上第2個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為：2×0.1mm=0.02cm，故最后讀數(shù)為：0.5cm+0.02cm=0.52cm．
故答案為：0.52cm．
（4）用擋光板通過(guò)光電門(mén)的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度有：
v=

d

△t

=

0.52cm

1.2×10-2s

=0.433m/s
故答案為：0.433
（5）以m和M組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為mgx，由于初速度為零，因此系統(tǒng)動(dòng)能的增量為：

1

2

(m+M)

d2

△t2

，因此只要驗(yàn)證mgx與

1

2

(m+M)

d2

△t2

是否相等即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．
故答案為：mgx，

1

2

(m+M)

d2

△t2

．

點(diǎn)評(píng)：明確實(shí)驗(yàn)原理，熟練應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理是正確解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵．