Question

（2009?建湖縣模擬）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機械能守恒．
（1）實驗前需要調整氣墊導軌底座使之水平，利用現有器材如何判斷導軌是否水平？

接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的

．
（2）某同學用游標卡尺測得遮光條（圖乙）的寬度d=

5.2

mm；用螺旋測微器測得遮光條（圖丙）的寬度為

6.702

mm；
（3）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=1.3×10^-2s，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為（用游標卡尺的測量結果計算）

0.40

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s

和

滑塊的質量M．

（文字說明并（用相應的字母表示）．
（4）本實驗通過比較

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

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

分析：（1）氣墊導軌接通電源后可以認為是光滑的，若滑塊在軌道上任何位置都能靜止，說明軌道水平；
（2）掌握游標卡尺的讀數方法，即主尺讀數加上游標讀數，不需估讀；本實驗中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大小；
（3、4）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．

解答：解：（1）當氣墊導軌接通電源后，導軌可以認為是光滑的，判斷是否水平的方法是：接通電源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的（或輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動）．
（2）游標卡尺主尺讀數為5mm+0.1×2mm=5.2mm．螺旋測微器的讀數為6.5mm+0.01×20.2mm=6.702mm．
（3）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：v=

d

△t

=0.40m/s．
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：

1

2

(m+M)(

d

△t

)2．
故答案為：（1）接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的（或輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動）．
（2）5.2　　6.702
（3）0.40； 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．
（4）mgs；  　

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

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．