Question

【題目】第二組同學利用下圖所示的實驗裝置，驗證鉤碼和滑塊所組成的系統從由靜止釋放到通過光電門這一過程機械能守恒。實驗開始時，氣軌已經調成水平狀態。

(1)已知遮光條的寬度為d,實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間為t，則滑塊經過光電門時的速度為__________。

(2)在本次實驗中還需要測量的物理量有(文字說明并用相應的字母表示)：鉤碼的質量m、____________________和____________________。

(3)本實驗通過比較__________和__________ (用測量的物理量符號表示)在實驗誤差允許的范圍內是否相等，從而驗證系統的機械能是否守恒．

(4)在本次實驗中鉤碼的質量__________遠小于滑塊的質量。（填“需要”或者“不需要”）

Answer 1

【答案】 d/t 滑塊的質量M 釋放時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間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經過光電門時的瞬時速度為

（2）根據以上瞬時速度的公式，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，計算動能需要知道滑塊的質量M，故還需要測量M．

（3）鉤碼和滑塊所組成的系統為研究對象，其重力勢能的減小量為，系統動能的增量為．因此只要比較二者是否相等，即可驗證系統機械能是否守恒．

（4）因為實驗過程中，需要測量系統減小的重力勢能大小，不需要滑塊受到的合力等于繩子的拉力，故不需要鉤碼的質量遠小于滑塊的質量。