Question

某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)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?kù)o止釋放，鋼球的落點(diǎn)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(yīng)滿足s²=       (用H、h表示).
(2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：

H(10－1 m)	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
s2(10－1 m2)	2.62	3.89	5.20	6.53	7.78

請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出s²―h關(guān)系圖.
(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的s²―h關(guān)系圖線(圖中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率       (填“小于”或“大于”)

(4)從s²―h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是         。
 

Answer 1

（1）（2）如圖（3）小于（4）可能造成誤差是因?yàn)槟Σ猎�因，小球在下落時(shí)自身可能還有轉(zhuǎn)動(dòng)等因素

試題分析：（1）根據(jù)機(jī)械能守恒，可得離開軌道時(shí)速度為，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可求得時(shí)間為，可得
（2）依次描點(diǎn)，連線，注意不要畫成折線。

（3）從圖中看，同一h下的s²值，理論值明顯大于實(shí)際值，而在同一高度H下的平拋運(yùn)動(dòng)水平射程由水平速率決定，可見(jiàn)實(shí)際水平速率小于理論速率。
(4)由于客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機(jī)械能減小，因此會(huì)導(dǎo)致實(shí)際值比理論值小。小球的轉(zhuǎn)動(dòng)也需要能量維持，而機(jī)械能守恒中沒(méi)有考慮重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)能的這一部分，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際速率明顯小于“理論”速率。
點(diǎn)評(píng)：此類題型考察了機(jī)械能守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的結(jié)合。在本題中還通過(guò)實(shí)驗(yàn)角度考察了如何分析誤差來(lái)源等。從另外一個(gè)側(cè)面考察了學(xué)生綜合素質(zhì)