Question

11．某同学利用如图a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的数据，在图b坐标纸上作出s²-h关系图．
对比实验结果与理论计算得到的s²-h关系图线发现，实际测量值与理论值差异十分显著，写出造成上述偏差的可能原因是（写出两个原因）：
①小球与轨道间存在摩擦力
②小球发生转动．

Answer 1

分析 要求平抛的水平位移，我们应该想到运用平抛运动的规律，即要求出时间和水平初速度．
同一坐标系中两天倾斜的直线对比，可以采用某一个变量取一定值，看另一个变量的大小关系来解决问题．
对于误差原因分析，我们要从实验装置和过程中分析．

解答 解：（1）对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，
运用动能定理研究得：
mgh=$\frac{1}{2}$mv²
v=$\sqrt{2gh}$
对于平抛运动，运用平抛运动的规律得出：
在竖直方向：H=$\frac{1}{2}$gt²⇒t=$\sqrt{\frac{2H}{g}}$--------①
在水平方向：s=vt-------------②
由①②得：
s=2$\sqrt{hH}$
所以：s²=4Hh
（2）从s²-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，认为造成上述偏差的可能原因是①小球与轨道间存在摩擦力，②小球发生转动．
故答案为：（1）4Hh
（2）①小球与轨道间存在摩擦力
②小球发生转动

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．做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决．