题目内容

13.如图甲所示,质量分别为m1和m2的物块A和B,分别系在一条跨过定滑轮的轻质细绳两端,己知m1>m2,1、2是两个计时光电门,不计滑轮质量和摩擦.用此装置验证机械能守恒定律.
(1)物块B上固定有一宽度为d的挡光条,实验中记录下挡光条通过1、2两光电门时的时间间隔分别为△t1和△t2,此外还需要测量的物理量是两光电门之间的距离h.
(2)用已知量和测量量写出验证机械能守恒的表达式(m1-m2)gh=$\frac{1}{2}$(m1+m2)(($\frac{d}{△{t}_{2}}$)2-($\frac{d}{△{t}_{1}}$)2).
(3)用螺旋测微器测挡光条宽度d时的结果如图乙所示,则d=2.600 mm.

分析 (1)这个实验的原理是要验证mA、mB的增加的动能和mA、mB减少重力势能是不是相等,所以我们要测量的物理量有:物块的质量mA、mB; 物块A下落的距离h(或物块B上升的距离h).
(2)写出A与B重力势能变化的表达式与它们动能变化的表达式,需要验证的是两者相等;
(3)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.

解答 解:(1)通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律,即验证系统的势能变化与动能变化是否相等,A、B连接在一起,A下降的距离一定等于B上升的距离;A、B的速度大小总是相等的.需要测量两光电门之间的距离h.
(2)A下降h的同时,B上升h,它们的重力势能的变化:△EP=(mA-mB)gh;
A与B动能的变化:△Ek=$\frac{1}{2}$(m1+m2)(($\frac{d}{△{t}_{2}}$)2-($\frac{d}{△{t}_{1}}$)2)
需要验证的是:(m1-m2)gh=$\frac{1}{2}$(m1+m2)(($\frac{d}{△{t}_{2}}$)2-($\frac{d}{△{t}_{1}}$)2)
(3)螺旋测微器的固定刻度为2.5mm,可动刻度为10.0×0.01mm=0.100mm,所以最终读数为2.5mm+0.100mm=2.600mm,由于需要估读,最后的结果可以在2.599-2.601之间.
故答案为:(1)两光电门之间的距离h;(2)(m1-m2)gh=$\frac{1}{2}$(m1+m2)(($\frac{d}{△{t}_{2}}$)2-($\frac{d}{△{t}_{1}}$)2);(3)2.600.

点评 此题为一验证性实验题.要求根据物理规律选择需要测定的物理量,运用实验方法判断系统重力势能的变化量是否与动能的变化量相同是解题的关键.
对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理,要能正确使用这些基本仪器进行有关测量.

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