Question

19．某同學利用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，弧形軌道末端水平，離地面的高度為H，將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s．
（1）若軌道完全光滑，s²與h的理論關(guān)系應滿足s²=4Hh（用H、h表示）；
（2）該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出s²-h關(guān)系圖可能是圖2的哪一條直線（圖中直線l為理論計算得到的s²-h直線）C；（填前面的代號）
A．直線1     B．直線2            C．直線3
（3）你認為造成（2）中出現(xiàn)的情況的可能原因是摩擦．

Answer 1

分析 利用物體下落時機械能守恒求出拋出的速度，然后根據(jù)平拋運動規(guī)律即可解出正確結(jié)果．利用描點法進行作圖．
將實際圖線和理論圖線進行比較，即可得出正確結(jié)果．

解答 解：（1）物體在光滑軌道上下落時，機械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$mv² ①
平拋后有：s=v₀t ②
H=$\frac{1}{2}$gt² ③
聯(lián)立①②③解得：s²=4Hh．
（2）自同一高度靜止釋放的鋼球，也就是h為某一具體數(shù)值時，理論的s²數(shù)值大于實驗的s²數(shù)值，所以該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出s²-h關(guān)系圖可能是圖2的直線3，故選C
（3）由于客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機械能減小，因此會導致實際值比理論值小．小球的轉(zhuǎn)動也需要能量維持，而機械能守恒中沒有考慮重力勢能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動能的這一部分，也會導致實際速率明顯小于“理論”速率．所以造成上述誤差的可能原因是小球與軌道間存在摩擦力．
故答案為：（1）4Hh      （2）C      （3）摩擦

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，很好的考查了學生的創(chuàng)新思維．