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    18．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．如图乙所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．某实验小组利用如图乙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．实验前要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时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

    （1）某同学用游标卡尺测得遮光条（图丙）的宽度d=1.05cm
    （2）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，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所花时间为△t=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为（用游标卡尺的测量结果计算）0.875m/s．
    （3）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块上的遮光条初位置到光电门的距离s和滑块的质量M（用文字说明并用相应的字母表示）．
    （4）本实验，通过比较mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）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．

    分析 （1、2）考查游标卡尺和秒表的读数：先读主尺（只读整数），再加上游标尺（格数乘以分度分之一，格数找对齐的一个不估读），滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
    （3、4）设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了：mgs，系统动能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）2，
    所以我们可以通过比较mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）2的大小来验证机械能守恒定律．

    解答 解：（1）主尺：10mm，游标尺：对齐的是5，所以读数为：5×0.1=0.5mm，故遮光条宽度d=10.5mm=1.05cm，
    （2）依据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则有，v=$\frac{d}{△t}$=$\frac{1.05×1{0}^{-2}}{1.2×1{0}^{-2}}$=0.875m/s
    （3、4）设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了：mgs，系统动能增加了：$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）2，
    所以我们可以通过比较mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）2的大小来验证机械能守恒定律．
    需要测量的物理量有：钩码的质量m，滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，滑块的质量M
    故答案为：（1）1.05；（2）0.875；（3）滑块上的遮光条初位置到光电门的距离s；滑块的质量M；（4）mgs；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t}$）2

    点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．

    练习册系列答案
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