Question

【題目】在現黨《驗證機械能守能定律》實驗的過程中，某同學為驗證彈簧和小球組成的系統機械能守恒，

設計了如下方案和實驗步驟：

①如圖所示，將一跟輕質彈簧的下端豎直固定在水平桌面上，彈簧上端連接一質量為m 的小鐵球，鐵球上固定有輕小的遮光條；一根帶有插銷孔的光滑透明塑料圓管，豎直地套在小球和彈簧外，也固定于水平面上：塑料圓管側面有平行于管軸的光滑開槽，遮光條套在槽中，露出槽外，可沿槽光滑運動，小球直徑略小于管徑：

②塑料圓管上裝上兩個關于彈簧原長位置對稱的光電門，調節光電門使遮光條通過光電門時能很好地遮擋光線；

③將小球拉到C處，用插銷鎖住，彈贊處于在彈性限度內的伸長狀態；

④接通光電門電源，拔出插銷；記錄下小球通過A、B光電門時速光條的遮光時間分別為、；

⑤斷開電源，整理儀器。

(1)為完成實驗，除了以步驟還需要測量或進行的步驟有：______________________________________。

（2）該同學還用游標卡尺測量了小球直徑d，如圖甲所示，讀數為__________；用螺旋測微器測量了遮光條寬度1，如圖乙所示，讀數為___________。

(3)已知重力加速度為g，若小球和彈簧系統(含地球) 的機械能守恒，則可表達為________________(用以上測量量和已知量的符號表示）。

Answer 1

【答案】 兩光電門之間的距離、遮光條的寬度 10.30mm 4.586mm

【解析】（1）要驗證機械能是否守恒，需驗證，所以需測出兩光電門之間的距離；要計算小球的速度，根據v=l/t，需測出遮光條的寬度l。

（2）游標卡尺的主尺刻度為10mm，游標尺刻度為6×0.05mm=0.30mm，小球的直徑讀數為10mm+0.30mm=10.30mm；螺旋測微器固定尺刻度為4.5mm,螺旋尺刻度為8.6×0.01=0.086mm，遮光條寬度1的讀數為4.5mm+0.086mm=4.586mm。

（3）由于兩光電門處彈性勢能相等，故，整理得： 。