Question

【題目】某同學利用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，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的理論關系應滿足s2=（用H、h表示）；
（2）該同學經實驗測量得到一組數據，在坐標紙上作出s2﹣h關系圖可能是圖2的哪一條直線（圖中直線l為理論計算得到的s2﹣h直線）；（填前面的代號）
A.直線1
B.直線2
C.直線3
（3）你認為造成（2）中出現的情況的可能原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）4Hh
（2）C
（3）摩擦
【解析】解：（1）物體在光滑軌道上下落時，機械能守恒有：mgh= mv2①

平拋后有：s=v0t ②

H= gt2③

聯立①②③解得：s2=4Hh．
（2）自同一高度靜止釋放的鋼球，也就是h為某一具體數值時，理論的s2數值大于實驗的s2數值，所以該同學經實驗測量得到一組數據，在坐標紙上作出s2﹣h關系圖可能是圖2的直線3，所以答案是：C
（3）由于客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機械能減小，因此會導致實際值比理論值小．小球的轉動也需要能量維持，而機械能守恒中沒有考慮重力勢能轉化成轉動能的這一部分，也會導致實際速率明顯小于“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．

所以答案是：（1）4Hh （2）C （3）摩擦