Question

某實驗小組利用如圖1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）如圖2所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d=

0.52

 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=1.35×10^-2s，則滑塊經過光電門時的瞬時速度為

0.385

m/s．在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質量m、滑塊的質量M和

滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s

（文字說明并用相應的字母表示）．
（2）在這個過程中系統減少的重力勢能為

mgs

，系統增加的動能為

1

2

（M+m）（

d

△t

）²

，只要兩者在誤差允許范圍內相等，即可驗證機械能守恒（用測量的物理量字母表示）．

Answer 1

分析：（1）考查游標卡尺和秒表的讀數：先讀主尺（只讀整數），再加上游標尺（格數乘以分度分之一，格數找對齊的一個不估讀），滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度，根據需要驗證的表達式可以知道需要測量的物理量．
（2）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統動能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證機械能守恒定律．

解答：解：（1）主尺讀數為：5mm，游標尺：對齊的是2，所以讀數為：2×

1

10

=0.2mm，故遮光條寬度d=5.2mm=0.52cm，
v=

d

△t

=0.385m/s，在驗證機械能守恒時，需要求出鉤碼重力勢能的減小量和系統動能的增加量，因此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，滑塊的質量M．
（2）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統動能增加了：

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證機械能守恒定律．
故答案為：（1）0.52，0.385，滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；（2）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．