Question

如圖（a）為利用氣墊導軌（滑塊在該導軌上運動時所受阻力可忽略）“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，請結合以下實驗步驟完成填空．

（1）將氣墊導軌放在水平桌面上，并調節至水平．
（2）用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出鉤碼的總質量m．用刻度尺測出兩光電門中心之間的距離s，用游標卡尺測出擋光條的寬度l，見圖（b），l的讀數為    cm．
（3）將滑塊移至光電門A左側某處，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門B．讀出滑塊分別通過光電門A和光電門B時的擋光時間△t₁和△t₂．
（4）滑塊通過光電門A和光電門B時，可以確定系統（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為E_k1=    和E_k2=    ．在滑塊從光電門A運動到光電門B的過程中，系統勢能的減少量△E_p=    ．（已知重力加速度為g）
比較    和    ，若在實驗誤差允許的范圍內相等，即可認為機械能是守恒的．（所有物理量均用字母表示）

Answer 1

【答案】分析：光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．
由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．
根據功能關系得重力做功的數值等于重力勢能減小量．
要注意本題的研究對象是系統．
解答：解：（1）l的讀數為15mm+10×0.05mm=15.50mm=1.550cm
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．
滑塊通過光電門1速度v₁=
滑塊通過光電門2速度v₂=
系統的總動能分別為E_k1=（M+m）和E_k2=（M+m）
在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少△E_p=mgs
比較△E_p和E_k2-E_k1，若在實驗誤差允許的范圍內相等，即可認為機械能是守恒的．
故答案為：1.550；（M+m）；（M+m）；mgs；△E_p；E_k2-E_k1．
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，對于系統我們要考慮全面．