Question

某校學生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=______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______m/s．
（2）已知當地重力加速度為g，鉤碼的質量為m，滑塊的質量為M，在本實驗中還需要直接測量的物理量有：______．
A．光電門到導軌左端定滑輪的距離x
B．滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s
C．氣墊導軌的總長L
（3）本實驗通過比較______和是否相等（用直接測出的物理量符號寫出表達式，重力加速度為g）說明系統的機械能是否守恒．
（4）為提高實驗結果的準確程度，該實驗小組的同學對此實驗提出以下建議，其中確實對提高準確程度有作用的是______．
A．繩的質量要輕，滑塊與滑輪間繩要水平
B．在“輕質繩”的前提下，繩越長越好
C．鉤碼的質量m越小越好
（5）你估計減少的重力勢能______（大于、小于或等于）增加的動能．

Answer 1

（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
（2）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；故選B；
（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，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．
（4）要減小誤差，繩子要輕，繩子與滑輪摩擦要小；軌道要水平，保證M重力勢能不變；故選A；
（5）由于摩擦不可避免，故有小部分重力勢能轉化為內能，故重力勢能的減小量一定大于動能的增加量；
故答案為：（1）0.48，0.40；（2）B；（3）mgs；（4）A；（5）大于．