Question

【題目】某同學用如圖(a)所示的裝置 “驗證機械能守恒定律”。實驗的主要步驟如下：

(ⅰ)調整氣墊導軌使之水平；

(ⅱ)用天平測量滑塊（含遮光條）質量并記錄為M；

(ⅲ)測量遮光條寬度并記錄為d

(ⅳ)將滑塊放在氣墊導軌上，通過輕質細繩與鉤碼連接，記錄鉤碼總質量為m；

(ⅴ)將滑塊從A位置釋放后，光電計時器測量遮光條通過光電門的時間并記錄為Δt。

(ⅵ)對測量數據進行分析，得出實驗結論。

請回答下列問題。（已知當地的重力加速度大小為g）

(1)若步驟(ⅲ)用螺旋測微器測量遮光條寬度d的示數情況如圖所示，則d=_____mm，步驟(ⅴ)中光電計時器記錄的時間Δt=4.10×10-3s,滑塊經過光電門時的速度大小為_________m/s。

(2)本實驗中還需要測量的物理量有（寫出物理量及符號）____________；

(3)本實驗中需驗證的機械能守恒表達式為__________（用以上對應物理量的符號表示）；

(4)實驗數據表明系統(tǒng)動能增加量明顯大于重力勢能減少量，可能的原因是_____

A．鉤碼總質量m遠小于滑塊質量M B．鉤碼總質量m與滑塊質量M相差不大

C．氣墊導軌沒有調水平，且左高右低 D．氣墊導軌沒有調水平，且左低右高

Answer 1

【答案】 5.740 1.4 A、B間的距離s C

【解析】試題分析：實驗原理是：求出通過光電門時的速度v，測出AB間的距離L，在這個過程中，減少的重力勢能能，增加的動能，比較減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，驗證機械能是否守恒．

（1）螺旋測微器的讀數為；通過光電門時，由于遮光條的寬度非常窄，所以通過光電門的平均速度近似等于瞬時速度，故通過光電門的速度為

（2、3）從A運動到B過程中，重力做功，滑塊和鉤碼增加的動能為，故實驗需要驗證，所以還需要測量A、B間的距離s

（4）如果實驗結果系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量，則可能是氣墊導軌不水平造成的，氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有記入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等，若左側高，系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量，若右側高，系統(tǒng)動能增加量小于重力勢能減少量，故C正確．