Question

9．利用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上端固定有輕質(zhì)定滑輪，A處固定一光電門，帶遮光片的滑塊質(zhì)量為M，置于導(dǎo)軌上的B處，通過輕繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連，使輕繩伸直，小球與滑塊由靜止釋放，滑塊向上運動，重力加速度為g．
（1）用游標卡尺測量遮光片的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，由此讀出d=3.85mm；
（2）某次實驗測得導(dǎo)軌傾角為θ，B到光電門的距離為x，遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t，滑塊從B到A過程中m和M組成系統(tǒng)的動能增量為△E_k=$\frac{（M+m）44elad9^{2}}{2{t}^{2}}$，系統(tǒng)的重力勢能減少量為△E_p=mgx-Mgxsinθ在誤差允許的范圍內(nèi)，若△E_k=△E_p，則可認為系統(tǒng)的機械能守恒．（用題目中字母表示△E_k和△E_p）

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門的瞬時速度，從而得出系統(tǒng)動能的增加量，根據(jù)下降的高度求出系統(tǒng)重力勢能的減小量．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為3mm，游標讀數(shù)為0.05×17mm=0.85mm，則最終讀數(shù)d=3.85mm．
（2）滑塊通過光電門的瞬時速度v=$\fracptvcrtl{t}$，則系統(tǒng)動能的增加量為：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$=$\frac{（M+m）19ln6np^{2}}{2{t}^{2}}$，系統(tǒng)重力勢能的減小量為：△E_p=mgx-Mgxsinθ．
故答案為：（1）3.85；（2）$\frac{（M+m）1clb1yl^{2}}{2{t}^{2}}$，mgx-Mgxsinθ．

點評 解決本題的關(guān)鍵了解光電門測量瞬時速度的原理．本題為一驗證性實驗題．要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運用實驗方法判斷系統(tǒng)重力勢能的變化量是否與動能的變化量相同是解題的關(guān)鍵．