Question

8．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．

①实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？开通气源，滑块放置在导轨上能保持静止．
②测得遮光条的宽度d=0.50cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=2.0×10^-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为0.25m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块质量M和初时滑块与光电门间距离L（文字说明并用相应的字母表示）．
③本实验通过比较mgL和$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．

Answer 1

分析 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门的速度大小．根据实验的原理，通过机械能守恒确定所需测量的物理量．

解答 解：①判断导轨是否水平，可以开通气源，滑块放置在导轨上能保持静止
②③滑块经过光电门时的瞬时速度v=$\frac{d}{△t}=\frac{0.50×1{0}^{-2}}{2×1{0}^{-2}}m/s=0.25m/s$．
根据机械能守恒有：$mgL=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$，通过判断mgL和$\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$是否相等，判断系统机械能是否守恒．
实验要测量的物理量是滑块的质量M、钩码的质量m和初时滑块与光电门间的距离L．
故答案为：①开通气源，滑块放置在导轨上能保持静止
②0.25  滑块质量M   初时滑块与光电门间距离L
③mgL    $\frac{1}{2}$（m+M）v²

点评 解决本题的关键知道实验的原理，通过机械能守恒得出表达式，从而确定所需测量的物理量，基础题．