Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．

①某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)得避光條（圖乙）的寬度d=5.40mm；
②實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平．實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間△t=1.5×10^-2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為（用游標(biāo)卡尺測(cè)量結(jié)果計(jì)算）3.6m/s．
③在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s和滑塊的質(zhì)量M（用文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示）
④本實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracif29ucg{△t}$）²在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，即主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；本實(shí)驗(yàn)中由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來(lái)代替其瞬時(shí)速度大小；
該實(shí)驗(yàn)需要比較鉤碼重力勢(shì)能的減小量和系統(tǒng)動(dòng)能的增加量之間的關(guān)系，因此還需要的器材是天平．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.5cm=5mm，游標(biāo)尺上第8個(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)齊，則游標(biāo)讀數(shù)為8×0.05=0.40mm，
所以最終讀數(shù)為：5mm+0.40mm=5.40mm；
（2）由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來(lái)代替其瞬時(shí)速度，因此滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為：
v=$\frac{0.054}{0.015}$=3.6m/s
（3）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢(shì)能減少了：mgs，系統(tǒng)動(dòng)能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracfuaehnu{△t}$）²，
所以我們可以通過(guò)比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracfrjbthr{△t}$）²的大小來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．
需要測(cè)量的物理量有：滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，滑塊的質(zhì)量M；
（4）本實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fraczvf7gti{△t}$）²在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）5.40
（2）3.6
（3）滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；滑塊的質(zhì)量M
（4）mgs；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac7lfs2zd{△t}$）²

點(diǎn)評(píng) 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．