Question

如图所示：某同学在水平桌面上用木块和光滑木板做成一个斜面，使一个小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出，只用一把刻度尺进行测量，探究钢球在斜面上运动的机械能是否守恒．回答相关问题：
（1）写出需要测量的物理量，并用相应的字母表示：

钢球释放点到桌面的高度h₁

、

桌面到地面的高度h₂

、

球落地点到桌子边的水平距离为s

（2）在误差允许的范围内，机械能守恒应满足的关系式

s²=4h₁h₂

（用上面字母表示）
（3）写出一条影响机械能守恒的因素

由于斜面或桌面上的摩擦

．

Answer 1

分析：（1）根据平抛运动的规律求出钢球离开桌面时的初速度．验证小球些斜面上下滑到桌面过程中机械能守恒，需测量钢球释放时球离桌面的高度，因此明确了实验原理即可知道需要测量的物理量．
（2）根据平抛运动特点，x=v₀t，y=

1

2

gt2，求出物体平抛的初速度，根据功能关系可知，小钢球从斜面上某一位置滚下时重力势能转化为动能，由此可求出验证机械能守恒的表达式．
（3）影响小钢球机械能守恒的主要因素是钢球和接触面之间的摩擦．

解答：解：（1）该实验的实验原理为：根据平抛运动规律求出钢球滑动桌面时的速度，小钢球从斜面上滚下时重力势能转化为动能．因此为了求出小球滑到桌面时的速度，需要测量桌面到地面的高度h₂，球落地点到桌子边的水平距离为s，为求出钢球从斜面滑到桌面时重力势能的减小量，需要测量钢球释放点到桌面的高度h₁．
（2）根据平抛运动规律有：
h2=

1

2

gt2
s=v₀t
由此可求出钢球滑动桌面的动能为：EK=

1

2

m

v

2 0

=

ms2g

4h2

从释放点到桌面钢球重力势能的减小量为：△E_p=mgh₁
由E_k=△E_P可知需要验证的表达式为：s²=4h₁h₂．
（3）该过程中影响机械能守恒的主要因素是钢球与桌面和斜面之间不可避免的存在摩擦．
故答案为：（1）钢球释放点到桌面的高度h₁，桌面到地面的高度h₂，球落地点到桌子边的水平距离为s；（2）s²=4h₁h₂；（3）由于斜面或桌面上的摩擦．

点评：只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习，同时要加强基本物理规律在物理实验中的应用．