Question

【題目】利氣墊導軌驗證機械能守恒定律．實驗裝示意圖如圖1所示：

（1）實驗步驟：
①將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導軌調至水平．
②用游標卡尺測量擋光條的寬度L，結果如圖所示，由此讀出L=mm．
③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x
④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2．
⑤從數字計時器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間△t1和△t2 ．
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m．
（2）用表示直接測量量的字寫出下列所求物理量的表達式：

①當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統（包括滑塊、擋光條、托盤和碼）的總動能分別為Ek1=和Ek2= ．
②如果表達式成立，則可認為驗證了機械能守恒定律．

Answer 1

【答案】
（1）10.90
（2） （M+m）（ ）2, （M+m）（ ）2,△Ep=Ek2﹣Ek1
【解析】解：（1）游標卡尺，主尺讀數為10mm，游標讀數為0.02×45mm=0.90mm，所以最終讀數為10.90mm；
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．

滑塊通過光電門1速度v1=

滑塊通過光電門2速度v2=

系統的總動能分別為Ek1= （M+m）（ ）2

Ek2= （M+m）（ ）2；

在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少△Ep=mgs
嗯（3）如果滿足關系式△Ep=Ek2﹣Ek1，即系統重力勢能減小量等于動能增加量，則可認為驗證了機械能守恒定律．

故答案為：（1）10.90；（2） （M+m）（ ）2， （M+m）（ ）2，△Ep=Ek2﹣Ek1．
（1）根據游標卡尺的讀數原則。先弄清楚分度值再根據主尺家副尺的原則，讀書即可。
（2）滑塊兒通過光電門的速度用平均速度代替再根據機械能守恒求出減少的勢能。
（3）系統減少的重力勢能如果全部轉化為動能做驗證了機械能守恒定律就好