Question

【題目】如圖甲所示是某實驗小組利用水平氣墊導軌等實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成系統在運動過程中機械能是否守恒．

（1）如圖乙所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d= cm；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt=1．2×10-2s，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為 m/s．在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質量m、滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離x和 （文字說明并用相應的字母表示）．

（2）本實驗通過比較mgx和 在實驗誤差允許的范圍內相等（用測量的物理量符號表示），從而驗證了系統的機械能守恒．

Answer 1

【答案】（1）0．52，0．43，滑塊質量M，（2）

【解析】

試題分析：（1）游標卡尺主尺讀數為0．5cm，游標尺上第2個刻度與主尺上某一刻度對齊，則游標讀數為2×0．1=0．2mm=0．02cm，所以最終讀數為：0．5cm+0．02cm=0．52cm；

由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經過光電門時的瞬時速度為：根據實驗原理可知，該實驗中需要比較重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可判斷機械能是否守恒，故需要測量的物理量為：滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，滑塊的質量M．

（3）鉤碼和滑塊所組成的系統為研究對象，其重力勢能的減小量為mgs，系統動能的增量為：，因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統機械能是否守恒．