Question

【题目】利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：

（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图所示，由此读出L=mm．
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2 ．
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：

①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为Ek1=和Ek2= ．
②如果表达式成立，则可认为验证了机械能守恒定律．

Answer 1

【答案】
（1）10.90
（2） （M+m）（ ）2, （M+m）（ ）2,△Ep=Ek2﹣Ek1
【解析】解：（1）游标卡尺，主尺读数为10mm，游标读数为0.02×45mm=0.90mm，所以最终读数为10.90mm；
（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．

滑块通过光电门1速度v1=

滑块通过光电门2速度v2=

系统的总动能分别为Ek1= （M+m）（ ）2

Ek2= （M+m）（ ）2；

在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs
嗯（3）如果满足关系式△Ep=Ek2﹣Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．

故答案为：（1）10.90；（2） （M+m）（ ）2， （M+m）（ ）2，△Ep=Ek2﹣Ek1．
（1）根据游标卡尺的读数原则。先弄清楚分度值再根据主尺家副尺的原则，读书即可。
（2）滑块儿通过光电门的速度用平均速度代替再根据机械能守恒求出减少的势能。
（3）系统减少的重力势能如果全部转化为动能做验证了机械能守恒定律就好