Question

1．某同学用“探究做平抛运动物体的轨迹“的实验装置来验证钢球沿斜槽滚下过程中机械能守恒．实验步骤如下：
A．将斜槽固定在实验台边缘，调整斜槽出口使出口处于水平；
B．出口末端拴上重锤线，使出口末端投影于水平地面O点．在地面上依次铺上复写纸、白纸；
C．从斜槽某高处同一点A由静止开始释放小球多次，找出钢球的落点P；
D．测出A点与槽口之间的高度H，槽口B与地面的高度h以及O点与钢球落点P之间的距离S．
①请根据所测量数据的字母，写出钢球从斜槽上滚下过程中：重力势能的减少量△E_p=mgH，动能的增加量△E_K=$\frac{mg{S}^{2}}{4h}$（小球质量为m）．
②如何减小上述实验中出现的误差：找出钢球的平均落点，减小斜槽的摩擦阻力等等（至少写出一条）．

Answer 1

分析 根据钢球的落点，依据平抛运动的规律，即可求解抛出速度．从而求出动能，再根据下落的高度，确定重力势能减小量；
该实验的误差主要来源于钢球的水平位移，以及斜槽摩擦阻力的存在．

解答 解：①从起点O到P的过程中重力势能减少量是：△E_p=mgH；
槽口B与地面的高度h以及O点与钢球落点P之间的距离S，根据平抛运动的规律，则有：S=v₀t；h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$，
因此v₀=$S\sqrt{\frac{g}{2h}}$；
那么增加的动能：△E_K=$\frac{1}{2}$m${v}_{0}^{2}$=$\frac{mg{S}^{2}}{4h}$；
②因为钢球下落过程中受到斜槽阻力作用，且钢球的水平位移不准确．
故答案为：①mgH，$\frac{mg{S}^{2}}{4h}$；②找出钢球的平均落点，减小斜槽的摩擦阻力等等．

点评 考查利用平抛运动规律来确定获得的水平初速度，并掌握机械能守恒定律的条件，注意重力势能减小量的对应高度．