Question

（8分）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，再稱出托盤和砝碼的總質量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1左側某處，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2時的擋光時間Δt₁和Δt₂。

（4）滑塊通過光電門1和光電門2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1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔE_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。

 

Answer 1

【答案】

（2）1.56 0cm（2分）

（4）(M+m)()²    (M+m)()²        mgs（每空1分）

 ΔE_p， E_k2-E_k1或者mgs ，  (M+m)()² -(M+m)()²    （3分）

【解析】由游標卡尺讀數規則可得擋光條的寬度l=1.5cm+12×0.05mm=1.560cm。滑塊通過光電門1時速度為，系統動能為(M+m)()²，通過光電門2時速度為，系統動能為(M+m)()²。在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔE_p= mgs。