Question

某同学用如图(a)所示的装置 “验证机械能守恒定律”。实验的主要步骤如下：

(ⅰ)调整气垫导轨使之水平；

(ⅱ)用天平测量滑块（含遮光条）质量并记录为M；

(ⅲ)测量遮光条宽度并记录为d

(ⅳ)将滑块放在气垫导轨上，通过轻质细绳与钩码连接，记录钩码总质量为m；

(ⅴ)将滑块从A位置释放后，光电计时器测量遮光条通过光电门的时间并记录为Δt。

(ⅵ)对测量数据进行分析，得出实验结论。

请回答下列问题。（已知当地的重力加速度大小为g）

(1)若步骤(ⅲ)用螺旋测微器测量遮光条宽度d的示数情况如图所示，则d=_____mm，步骤(ⅴ)中光电计时器记录的时间Δt=4.10×10^-3s,滑块经过光电门时的速度大小为_________m/s。

(2)本实验中还需要测量的物理量有 （写出物理量及符号）____________；

(3)本实验中需验证的机械能守恒表达式为__________（用以上对应物理量的符号表示）；

(4)实验数据表明系统动能增加量明显大于重力势能减少量，可能的原因是_____

A．钩码总质量m远小于滑块质量M    B．钩码总质量m与滑块质量M相差不大

C．气垫导轨没有调水平，且左高右低   D．气垫导轨没有调水平，且左低右高

Answer

5.740 1.4 A、B间的距离s C

【解析】试题分析：实验原理是：求出通过光电门时的速度v，测出AB间的距离L，在这个过程中，减少的重力势能能，增加的动能，比较减少的重力势能与增加的动能之间的关系，验证机械能是否守恒．

（1）螺旋测微器的读数为；通过光电门时，由于遮光条的宽度非常窄，所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，故通过光电门的速度为

（2、3）从A运动到B过程中，重力做功，滑块和钩码增加的动能为，故实验需要验证，所以还需要测量A、B间的距离s

（4）如果实验结果系统动能增加量大于重力势能减少量，则可能是气垫导轨不水平造成的，气垫导轨倾斜后，由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入，故增加的动能和减少的重力势能不相等，若左侧高，系统动能增加量大于重力势能减少量，若右侧高，系统动能增加量小于重力势能减少量，故C正确．