Question

20．某實驗小組利用如圖甲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．

（1）某同學用游標卡尺測得遮光條（圖乙）的寬度d=0.540cm；
（2）實驗前需要調整氣墊導軌底座使之水平，實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門所花時間為△t=1.2×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為（用游標卡尺的測量結果計算）為0.45m/s（保留二位有效數(shù)字）．
（3）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）．
（4）本實驗通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac93hljdh{△t}$）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 游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．通過很短時間內的平均速度等于瞬時速度去求塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度．通過系統(tǒng)動能的增加是否等于系統(tǒng)重力勢能的減小，來確定測量哪些物理量．

解答 解：（1）主尺：5mm，游標尺：對齊的是8，所以讀數(shù)為：8×0.05mm=0.40mm，故遮光條寬度d=5.40mm=0.540cm，
（2）滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為：
v=$\fracd84b4lh{△t}$=$\frac{0.0054}{0.012}$m/s=0.45m/s．
（3）（4）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了mgs，系統(tǒng)動能增加了$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracww4ninl{△t}$）²，
所以我們可以通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracsd9sy89{△t}$）²的大小來驗證機械能守恒定律．
還需要測量的物理量有滑塊的質量M．
故答案為：（1）0.540
（2）0.45
（3）mgs；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracm44vwxm{△t}$）²

點評 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．