Question

某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統由靜止釋放后機械能是否守恒．實驗前已經調整氣墊導軌底座使之水平，且選定滑塊從靜止開始運動的過程進行測量．

（1）如圖乙所示，用游標卡尺測得窄遮光條的寬度d=

0.48

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△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度為

0.40

m/s．（計算結果保留兩位有效數字）
（2）若測出鉤碼質量為m，滑塊質量為M，滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離為s，則通過比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2是否相等（用直接測出的物理量符號寫出表達式，重力加速度為g）即可驗證系統的機械能是否守恒．

Answer 1

分析：（1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀，由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．根據勻變速直線運動的速度位移公式求出滑塊的加速度；（2）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，動能增加了：

1

2

(m+M)(

d

△t

)2，故可以通過比較重力做功和動能的增量是否相等來驗證機械能是否守恒．

解答：解：（1）游標卡尺的主尺讀數為4mm，游標讀數為0.1×8mm=0.8mm，所以最終讀數為：4mm+0.8mm=4.8mm=0.48cm；
數字計時器記錄通過光電門的時間，由位移公式計算出物體通過光電門的平均速度，用該平均速度代替物體的瞬時速度，故在遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度為：
v=

d

t

=

0.48cm

1.2×10-2s

=0.40m/s
故答案為：0.48；0.40．
（2）即滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，根據功能關系可知可以通過比較mgs和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2是否相等來驗證機械能守恒定律．
故答案為：mgs．

點評：常用儀器的讀數要掌握，這是物理實驗的基礎．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．