Question

14．某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．桌面離地面的高度為H，將鋼球從軌道的不同高度h處由靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為x．
（1）關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是AB．
    A．該裝置中軌道必須盡可能光滑
    B．該裝置中軌道末端必須水平
    C．該實驗中必須測量鋼球的質(zhì)量
    D．該實驗中鋼球也可換成密度很小的塑料球
（2）該實驗驗證鋼球在下列那段運動過程中的機械能守恒A．
    A．在軌道上的運動階段
    B．平拋運動的階段
    C．從釋放到著地的整個運動階段
（3）若軌道完全光滑，x²與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足x²=4Hh（用H、h表示）．

Answer 1

分析 根據(jù)兩點選擇條件：1、本實驗是為了驗證機械能守恒定律，應(yīng)盡可能減小阻力．2、要利用平拋運動知識測量速度．
根據(jù)小球在斜槽上運動過程中機械能守恒，求得表達式分析s²與H、h的理論關(guān)系．

解答 解：（1）A、本實驗是為了驗證小球從弧形斜槽滾下過程機械守恒，必須滿足守恒條件：只有重力做功，
因此要減小阻力．故弧形斜槽必須盡可能的光滑．故A正確
B、要利用平拋運動測量速度，弧形斜槽末端的切線必須水平．故B正確
C、要驗證機械能守恒定律，我們可以比較gh與$\frac{1}{2}$v²的關(guān)系，所以該實驗中不必須測量鋼球的質(zhì)量，故C錯誤
D、要減小摩擦阻力的影響，該實驗中應(yīng)該選用鋼球，故D錯誤
故選：AB．
（2）該實驗驗證鋼球在軌道上運動階段中的機械能守恒，故選：A．
（3）小球離開桌面后做平拋運動，有：
水平方向：s=v₀t
豎直方向：H=$\frac{1}{2}$gt²
則小球離開桌面時的速度為：v₀=s$\sqrt{\frac{g}{2H}}$
實驗所測得的數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)，則小球在斜槽上運動過程中機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律有：
mgh=$\frac{1}{2}$mv²
解得：s²=4Hh
故答案為：（1）AB
（2）A
（3）4Hh

點評 本題從新的角度考查了對機械能守恒實定律的理解，有一定的創(chuàng)新性，很好的考查了學(xué)生的創(chuàng)新思維．