Question

某同学利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=       (用H、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据，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

请在坐标纸上作出s²―h关系图.
(3)对比实验结果与理论计算得到的s²―h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       (填“小于”或“大于”)

(4)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，你认为造成上述偏差的可能原因是         。
 

Answer 1

（1）（2）如图（3）小于（4）可能造成误差是因为摩擦原因，小球在下落时自身可能还有转动等因素

试题分析：（1）根据机械能守恒，可得离开轨道时速度为，由平抛运动知识可求得时间为，可得
（2）依次描点，连线，注意不要画成折线。

（3）从图中看，同一h下的s²值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率。
(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。
点评：此类题型考察了机械能守恒定律与平抛运动问题的结合。在本题中还通过实验角度考察了如何分析误差来源等。从另外一个侧面考察了学生综合素质