Question

18．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(jī)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=1.05cm
（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（用游標(biāo)卡尺的測量結(jié)果計算）0.875m/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，通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fraccm02s0e{△t}$）²在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等（用測量的物理量符號表示），從而驗證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 （1、2）考查游標(biāo)卡尺和秒表的讀數(shù)：先讀主尺（只讀整數(shù)），再加上游標(biāo)尺（格數(shù)乘以分度分之一，格數(shù)找對齊的一個不估讀），滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．
（3、4）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統(tǒng)動能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracq222ss0{△t}$）²，
所以我們可以通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frackya20uy{△t}$）²的大小來驗證機(jī)械能守恒定律．

解答 解：（1）主尺：10mm，游標(biāo)尺：對齊的是5，所以讀數(shù)為：5×0.1=0.5mm，故遮光條寬度d=10.5mm=1.05cm，
（2）依據(jù)中時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，則有，v=$\frac2ecseck{△t}$=$\frac{1.05×1{0}^{-2}}{1.2×1{0}^{-2}}$=0.875m/s
（3、4）設(shè)遮光條前進(jìn)了s，鉤碼的重力勢能減少了：mgs，系統(tǒng)動能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracmqyw22s{△t}$）²，
所以我們可以通過比較mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\fracy20yye0{△t}$）²的大小來驗證機(jī)械能守恒定律．
需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)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(zhì)量M
故答案為：（1）1.05；（2）0.875；（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）（$\frac2kassq0{△t}$）²

點評 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎(chǔ)．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據(jù)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．