Question

19．某同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，弧形軌道末端水平，離地面的高度為H，將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s．
（1）若軌道完全光滑，s²與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足s²=4Hh（用H、h表示）；
（2）該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出s²-h關(guān)系圖可能是圖2的哪一條直線（圖中直線l為理論計(jì)算得到的s²-h直線）C；（填前面的代號(hào)）
A．直線1     B．直線2            C．直線3
（3）你認(rèn)為造成（2）中出現(xiàn)的情況的可能原因是摩擦．

Answer 1

分析 利用物體下落時(shí)機(jī)械能守恒求出拋出的速度，然后根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律即可解出正確結(jié)果．利用描點(diǎn)法進(jìn)行作圖．
將實(shí)際圖線和理論圖線進(jìn)行比較，即可得出正確結(jié)果．

解答 解：（1）物體在光滑軌道上下落時(shí)，機(jī)械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$mv² ①
平拋后有：s=v₀t ②
H=$\frac{1}{2}$gt² ③
聯(lián)立①②③解得：s²=4Hh．
（2）自同一高度靜止釋放的鋼球，也就是h為某一具體數(shù)值時(shí)，理論的s²數(shù)值大于實(shí)驗(yàn)的s²數(shù)值，所以該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出s²-h關(guān)系圖可能是圖2的直線3，故選C
（3）由于客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機(jī)械能減小，因此會(huì)導(dǎo)致實(shí)際值比理論值�。�小球的轉(zhuǎn)動(dòng)也需要能量維持，而機(jī)械能守恒中沒有考慮重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)能的這一部分，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際速率明顯小于“理論”速率．所以造成上述誤差的可能原因是小球與軌道間存在摩擦力．
故答案為：（1）4Hh      （2）C      （3）摩擦

點(diǎn)評(píng) 本題從新的角度考查了對(duì)機(jī)械能守恒實(shí)定律的理解，有一定的創(chuàng)新性，很好的考查了學(xué)生的創(chuàng)新思維．