Question

19．某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，弧形轨道末端水平，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）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）；
（2）该同学经实验测量得到一组数据，在坐标纸上作出s²-h关系图可能是图2的哪一条直线（图中直线l为理论计算得到的s²-h直线）C；（填前面的代号）
A．直线1     B．直线2            C．直线3
（3）你认为造成（2）中出现的情况的可能原因是摩擦．

Answer 1

分析 利用物体下落时机械能守恒求出抛出的速度，然后根据平抛运动规律即可解出正确结果．利用描点法进行作图．
将实际图线和理论图线进行比较，即可得出正确结果．

解答 解：（1）物体在光滑轨道上下落时，机械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$mv² ①
平抛后有：s=v₀t ②
H=$\frac{1}{2}$gt² ③
联立①②③解得：s²=4Hh．
（2）自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的s²数值大于实验的s²数值，所以该同学经实验测量得到一组数据，在坐标纸上作出s²-h关系图可能是图2的直线3，故选C
（3）由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小．小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率．所以造成上述误差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力．
故答案为：（1）4Hh      （2）C      （3）摩擦

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．