9.某同學利用氣墊導軌來驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖所示.
(1)他先用游標卡尺測量遮光條的寬度,如圖所示,游標卡尺的讀數(shù)為10.60mm.
(2)如果遮光條的寬度用d表示,遮光條通過光電門的時間為△t,則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為$\frachzutk0a{△t}$.
(3)在本次實驗中還需要測量的物理量有: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的距離s.本實驗通過比較$\frac{1}{2}$(M+m)($\frackbgt1co{△t}$)2和mgs(用測量的物理量符號表示)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等,從而驗證機械能守恒定律.

分析 (1)游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù),不需估讀.不同的尺有不同的精確度,注意單位問題.
(2)由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
(3)根據(jù)重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量,根據(jù)起末點的速度可以求出動能的增加量,比較動能變化量和重力勢能變化量關(guān)系即可.

解答 解:(1)游標卡尺的讀數(shù)為:10mm+12×0.05mm=10.60mm;
(2)由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
滑塊通過光電門速度為:v=$\fracong5ibl{△t}$;
(3)滑塊從初始位置到光電門時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量為:△EK=$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracsk1x9gr{△t}$)2,
系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為:△Ep=mgs,
比較$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracq9u3xss{△t}$)2和mgs,若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等,即可認為機械能是守恒的.
故答案為:(1)10.60;(2)$\fracvxyzocd{△t}$;(3)$\frac{1}{2}$(M+m)($\fractd3z0e8{△t}$)2;mgs

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理.實驗中我們要清楚研究對象和研究過程,對于系統(tǒng)我們要考慮全面;此題為一驗證性實驗題.要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量,運用實驗方法判斷系統(tǒng)重力勢能的變化量是否與動能的變化量相同是解題的關(guān)鍵.

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