Question

2．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．如圖乙所示，氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．某實驗小組利用如圖乙所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒．實驗前要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度為d，實驗時滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t

（1）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得遮光條（圖丙）的寬度d=0.540cm
（2）實驗前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門所花時間為△t=1.2×10^-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為0.45（用游標(biāo)卡尺的測量結(jié)果計算）m/s．
（3）在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離S和滑塊的質(zhì)量M（用文字說明并用相應(yīng)的字母表示）．
（4）本實驗，重力勢能的改變量mgS，動能的改變量$\frac{1}{2}（M+m）（\frac7yhvrxp{△t}）_{\;}^{2}$（用測量的物理量符號表示），通過比較在實驗誤差允許的范圍內(nèi)二者相等，從而驗證了系統(tǒng)的機械能守恒．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度求出滑塊通過光電門的速度．
（3、4）對系統(tǒng)研究，得出機械能守恒的表達式，從而得出需要測量的物理量．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于5mm+0.05×8mm=5.40mm=0.540cm．
（2）滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度為：v=$\fracrsyuqxk{△t}$=$\frac{0.540×1{0}_{\;}^{-3}m}{1.2×1{0}_{\;}^{-2}s}=0.45m/s$．
（3、4）需驗證系統(tǒng)機械能守恒，系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgs，系統(tǒng)動能的增加量為$\frac{1}{2}（M+m）{v}_{\;}^{2}=\frac{1}{2}（M+m）（\frac40wnjju{△t}）_{\;}^{2}$，即驗證mgs與$\frac{1}{2}（M+m）（\fracvw96rgt{△t}）_{\;}^{2}$在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．本實驗還需要測量的物理量有鉤碼、滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離S；滑塊的質(zhì)量M
故答案為：（1）0.540cm；（2）0.45m/s；（3）滑塊上的遮光條初位置到光電門的距離S，滑塊的質(zhì)量M；（4）mgS；   $\frac{1}{2}（M+m）（\frac6p1ref1{△t}）_{\;}^{2}$

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，以及知道驗證機械能守恒定律的實驗原理以及方法．