Question

某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．
（1）某同学用游标卡尺测得遮光条（如图）的宽度d=

0.540

cm；
（2）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门所花时间为△t=1.2×10^-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为（用游标卡尺的测量结果计算）

0.45

m/s．
（3）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、

滑块上的遮光条初位置到光电门的距离s

和

滑块的质量M

（用文字说明并用相应的字母表示）．
（4）本实验，通过比较

mgs

和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2

在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．

Answer 1

分析：（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
（3）根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出滑块通过光电门的速度．
（3、4）对系统研究，得出机械能守恒的表达式，从而得出需要测量的物理量．

解答：解：（1）游标卡尺的读数等于5mm+0.05×8mm=5.40mm=0.540mcm．
（2）滑块经过光电门的瞬时速度v=

d

△t

=

0.54×10-2

1.2×10-2

=0.45m/s．
（3）需验证系统机械能守恒，系统重力势能的减小量为mgs，系统动能的增加量为

1

2

(M+m)v2=

1

2

(m+M)(

d

△t

)2，即验证mgs与

1

2

(m+M)(

d

△t

)2在误差允许的范围内是否相等．
故答案为：（1）0.540，（2）0.45
（3）滑块上的遮光条初位置到光电门的距离s；滑块的质量M
（4）mgs，

1

2

(m+M)(

d

△t

)2．

点评：解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及知道验证机械能守恒定律的实验原理以及方法．