Question

某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．桌面离地面的高度为H，将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s．
（1）关于该实验，下列说法中正确的是

AB

．
A．该装置中轨道必须尽可能光滑
B．该装置中轨道末端必须水平
C．该实验中必须测量钢球的质量
D．该实验中钢球也可换成密度很小的塑料球
（2）该实验验证钢球在下列哪段运动过程中的机械能守恒？

A

A．在轨道上运动阶段    B．平抛运动阶段    C．从释放到着地的整个运动阶段
（3）若轨道完全光滑，s²与h的理论关系应满足s²=

4Hh

（用H、h表示）．
（4）实际测得的s²总是比（3）中理论值

小

．（填“大”或“小”）
（5）写出一条造成（4）中差异的原因：

轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等

．

Answer 1

分析：根据两点选择条件：1、本实验是为了验证机械能守恒定律，应尽可能减小阻力．2、要利用平抛运动知识测量速度．
根据小球在斜槽上运动过程中机械能守恒，求得表达式分析s²与H、h的理论关系．

解答：解：（1）A、本实验是为了验证小球从弧形斜槽滚下过程机械守恒，必须满足守恒条件：只有重力做功，
因此要减小阻力．故弧形斜槽必须尽可能的光滑．故A正确
B、要利用平抛运动测量速度，弧形斜槽末端的切线必须水平．故B正确
C、要验证机械能守恒定律，我们可以比较gh与

1

2

v²的关系，所以该实验中不必须测量钢球的质量，故C错误
D、要减小摩擦阻力的影响，该实验中应该选用钢球，故D错误
故选：AB．
（2）该实验验证钢球在轨道上运动阶段中的机械能守恒，故选：A．
（3）小球离开桌面后做平抛运动，有：
水平方向：s=v₀t
竖直方向：H=

1

2

gt²
则小球离开桌面时的速度为：v₀=s

g 2H

实验所测得的数据在误差范围内，则小球在斜槽上运动过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律有：
mgh=

1

2

mv²
解得：s²=4Hh
（4）由于摩擦力的影响，实际钢球离开轨道的速度偏小，所以实际测得的s²总是比理论值小．
（5）造成实际测得的s²总是比理论值小的原因轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等
故答案为：（1）AB；（2）A；（3）4Hh；（4）小；（5）轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等

点评：本题从新的角度考查了对机械能守恒实定律的理解，有一定的创新性，很好的考查了学生的创新思维．