Question

9．圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組驗(yàn)證（鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)）機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中的氣墊導(dǎo)軌被水平地固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上．
（1）實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條的寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度d=3.700mm．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間△t，鉤碼的質(zhì)量m已用天平測(cè)得，為了驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，滑塊的質(zhì)量M（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示）．
（3）在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的關(guān)系式是mgs=$\frac{1}{2}（m+M）（{\fracvcfkj78{△t}）}^{2}$（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示）

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．
（2）本實(shí)驗(yàn)中由于遮光條通過(guò)光電門(mén)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，因此需要測(cè)量滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，計(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M；
（3）比較重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為3.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm，所以最終讀數(shù)為：3.5mm+0.200mm=3.700mm．
（2）由于遮光條通過(guò)光電門(mén)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(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為：
v=$\fracvza1iz1{△t}$，因此需要知道滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，計(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M，故還需要測(cè)量M．
（3）鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為：$\frac{1}{2}（m+M）（{\frachwx3qmc{△t}）}^{2}$．
因此只要比較二者是否相等，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．
故答案為：（1）3.700；（2）滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s，滑塊的質(zhì)量M．（3）mgs=$\frac{1}{2}（m+M）（{\fraclf3kxox{△t}）}^{2}$．

點(diǎn)評(píng) 物理實(shí)驗(yàn)如何變化，正確理解實(shí)驗(yàn)原理都是解答實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，同時(shí)加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．