Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統機械能守恒。

(1)實驗前小組同學調整氣墊導軌底座使之水平，并查得當地重力加速度。

(2)如圖所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度_______cm；實驗時將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為__________m/s。在本次實驗中還需要讀出和測量的物理量有：鉤碼的質量m、滑塊質量M和__________（文字說明并用相應的字母表示）。

(3)本實驗通過比較鉤碼的重力勢能的減小量__________和__________（用以上物理量符號表示）在實驗誤差允許的范圍內是否相等，從而驗證系統的機械能守恒。

Answer 1

【答案】0.52cm 滑塊釋放位置遮光條到光電門的位移s mgs 鉤碼和滑塊的動能增加量之和

【解析】

(2)[1]游標卡尺主尺讀數為0.5cm，游標尺上第2個刻度與主尺上某一刻度對齊，則游標讀數為2×0.1=0.2mm=0.02cm，所以最終讀數為：0.5cm+0.02cm=0.52cm；

[2]由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經過光電門時的瞬時速度為

[3]根據實驗原理可知，該實驗中需要比較鉤碼和滑塊所組成的系統重力勢能的減小量與鉤碼和滑塊所組成的系統動能的增加量是否相等即可判斷機械能是否守恒，故需要測量的物理還有：滑塊釋放位置遮光條到光電門的位移s

(3)[4][5]鉤碼和滑塊所組成的系統為研究對象，其重力勢能的減小量為mgs，系統動能的增量為

因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統機械能是否守恒