Question

【題目】第二組同學(xué)利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)從由靜止釋放到通過光電門這一過程機(jī)械能守恒。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，氣軌已經(jīng)調(diào)成水平狀態(tài)。

(1)已知遮光條的寬度為d,實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間為t，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為__________。

(2)在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有(文字說明并用相應(yīng)的字母表示)：鉤碼的質(zhì)量m、____________________和____________________。

(3)本實(shí)驗(yàn)通過比較__________和__________ (用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．

(4)在本次實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量__________遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。（填“需要”或者“不需要”）

Answer 1

【答案】 d/t 滑塊的質(zhì)量M 釋放時(shí)擋光片到光電門的距離L mgL 不需要

【解析】（1）由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時(shí)速度，因此滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為

（2）根據(jù)以上瞬時(shí)速度的公式，因此需要知道滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離L，計(jì)算動(dòng)能需要知道滑塊的質(zhì)量M，故還需要測(cè)量M．

（3）鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為．因此只要比較二者是否相等，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．

（4）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中，需要測(cè)量系統(tǒng)減小的重力勢(shì)能大小，不需要滑塊受到的合力等于繩子的拉力，故不需要鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。