Question

【题目】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=（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）；（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 ．

Answer 1

【答案】
（1）4Hh
（2）C
（3）摩擦
【解析】解：（1）物体在光滑轨道上下落时，机械能守恒有：mgh= mv2①

平抛后有：s=v0t ②

H= gt2③

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，所以答案是：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．

所以答案是：（1）4Hh （2）C （3）摩擦