题目
为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验。此外可使用的实验器材还有:天平、游标卡尺、刻度尺。 ( 1 )某同学设计了如下的实验步骤,其中 不必要 的步骤是 ___________ ; ① 在导轨上选择两个适当的位置 A 、 B 安装光电门 Ⅰ 、 Ⅱ ,并连接数字毫秒计; ② 用天平测量滑块和遮光条的总质量 m ; ③ 用游标卡尺测量遮光条的宽度 d ; ④ 通过导轨上的标尺测出 A 、 B 之间的距离 l ; ⑤ 调整好气垫导轨的倾斜状态; ⑥ 将滑块从光电门 Ⅰ 左侧某处,由静止开始释放,从数字毫秒计读出滑块通过光电门 Ⅰ 、 Ⅱ 的时间 、 ; ⑦ 用刻度尺分别测量 A 、 B 点到水平桌面的高度 、 ; ⑧ 改变气垫导轨倾斜程度,重复步骤 ⑤⑥⑦ ,完成多次测量。 ( 2 )用游标卡尺测量遮光条的宽度 d 时,游标卡尺的示数如图所示,则 ___________ ;某次实验中,测得 ,则滑块通过光电门 Ⅰ 的瞬时速度 ___________ (保留 3 位有效数字); ( 3 )在误差允许范围内,若 ___________ (用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示,已知重力加速度为 g ),则认为滑块下滑过程中机械能守恒; ( 4 )写出两点产生误差的主要原因: ___________ 。
答案: ②④ 滑块在下滑过程中受到空气阻力作用,产生误差;遮光条宽度不够窄,测量速度不准确,产生误差 【详解】 ( 1 )滑块沿光滑的斜面下滑过程机械能守恒,需要通过光电门测量通过滑块运动的速度 滑块下滑过程中机械能守恒,减少的重力势能转化为动能 整理化简得 所以测量滑块和遮光条得总质量 不必要, ② 满足题目要求,测量 、 之间的距离 不必要, ④ 满足题目要求。 故选 ②④ 。 ( 2 )游标卡尺的读数为 ; 滑块通过光电门的速度 ( 3 )根据( 1 )问可知 在误差允许的范围内,满足该等式可认滑块下滑过程中机械能守恒。 ( 4 )滑块在下滑过程中受到空气阻力作用,产生误差;遮光条宽度不够窄,测量速度不准确,产生误差。