Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(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．實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為d，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）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）．
（2）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△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：（1）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，因此需要測(cè)量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，計(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M；
（2）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）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=

d

△t

，因此需要知道滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離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．
故答案為：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．
（2）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：

1

2

(m+M)(

d

△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．
故答案為為：mgs，

1

2

(m+M)(

d

△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．