Question

10．某同学利用如图（图甲）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其实验的部分原理是利用平抛运动的知识．那么：

①实验中必须要求的条件是AB．
A．弧形斜槽必须尽可能的光滑
B．弧形斜槽末端的切线必须水平
C．必须测量出小球的质量m，
D．小球每次必须从同一高度处滚下
②实验中测得弧形斜槽末端离地面的高度为H，将钢球从斜槽的不同高度h处静止释放，钢球的落点距弧形斜槽末端的水平距离为s．则当s²与H、h的理论关系满足s²=4Hh时，小球的机械能守恒．
③实验中，该同学发现实验结果不满足理论计算得到的s²-h关系，该同学认为出现这一结果的原因除了摩擦和空气阻力等外，还有一个原因可能是小球的大小，因此又用游标卡尺测了小球的直径，其结果如图乙所示．关于该同学认为“小球的大小”对结果有影响的分析，你认为正确吗？正确．（不需说明理由），小球的直径为20.15mm．

Answer 1

分析 根据两点选择条件：1、本实验是为了验证机械能守恒定律，应尽可能减小阻力．2、要利用平抛运动知识测量速度．根据原理分析s²与H、h的理论关系．

解答 解：①本实验是为了验证小球从弧形斜槽滚下过程机械守恒，必须满足守恒条件：只有重力做功，因此要减小阻力．故弧形斜槽必须尽可能的光滑．
要利用平抛运动测量速度，弧形斜槽末端的切线必须水平，故AB正确，CD错误．
②由mgh=$\frac{1}{2}$mv²，v=$\frac{S}{\sqrt{\frac{2H}{g}}}$，代入得到S²=4Hh；
③平抛运动物体只受重力，实验时应可尽可能减小阻力，小球的大小影响空气阻力大小．故该同学的分析是正确的．
          游标卡尺测出小球的直径D=20.15mm；
故答案为：①AB；②4Hh；③正确，20.15．

点评 考查验证机械能守恒定律的内容，注意实验条件的要求，理解平抛运动的条件，同时并掌握游标卡尺，注意没有估计值．