Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．

（1）如圖2所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=

0.52

 cm；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(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t=1.35×10^-2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為

0.385

m/s．在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M和

滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s

（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示）．
（2）在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能為

mgs

，系統(tǒng)增加的動(dòng)能為

1

2

（M+m）（

d

△t

）²

，只要兩者在誤差允許范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒（用測(cè)量的物理量字母表示）．

Answer 1

分析：（1）考查游標(biāo)卡尺和秒表的讀數(shù)：先讀主尺（只讀整數(shù)），再加上游標(biāo)尺（格數(shù)乘以分度分之一，格數(shù)找對(duì)齊的一個(gè)不估讀），滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度，根據(jù)需要驗(yàn)證的表達(dá)式可以知道需要測(cè)量的物理量．
（2）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢(shì)能減少了：mgs，系統(tǒng)動(dòng)能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過(guò)比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

解答：解：（1）主尺讀數(shù)為：5mm，游標(biāo)尺：對(duì)齊的是2，所以讀數(shù)為：2×

1

10

=0.2mm，故遮光條寬度d=5.2mm=0.52cm，
v=

d

△t

=0.385m/s，在驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，需要求出鉤碼重力勢(shì)能的減小量和系統(tǒng)動(dòng)能的增加量，因此需要測(cè)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(mén)的距離s，滑塊的質(zhì)量M．
（2）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢(shì)能減少了：mgs，系統(tǒng)動(dòng)能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過(guò)比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
故答案為：（1）0.52，0.385，滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s；（2）mgs，

1

2

（M+m）（

d

△t

）²．

點(diǎn)評(píng)：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(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．