Question

【题目】用如图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处由静止释放，钢球的落地点距上轨道末端的水平距离为x。

(1)若轨道光滑，与h的理论关系应满足__________（用H、h表示）。

(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表。

	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
	2.62	3.89	5.20	6.53	7.78

请在坐标纸上作出关系图线。

（______）

(3)对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率___________（选填“小于”或“大于”）理论值。

(4)从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是________________。

Answer 1

【答案】4Hh 小于 钢球与轨道间有摩擦、钢球转动、空气阻力等

【解析】

(1)[1]钢球沿光滑轨道滑至桌面时的速度为，由机械能守恒定律得

故有

钢球从桌面飞出后做平抛运动，设运动时间为t，则有

，

综合以上各式可得

即有

(2)[2]根据表中的数据描点所作的图象如图所示

(3)[3]对比实验结果与理论计算得到的x2-h关系图线中发现：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x2数值大于实验的x2数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值

(4)[4]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。