Question

某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．桌面離地面的高度為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）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是

AB

．
A．該裝置中軌道必須盡可能光滑
B．該裝置中軌道末端必須水平
C．該實(shí)驗(yàn)中必須測量鋼球的質(zhì)量
D．該實(shí)驗(yàn)中鋼球也可換成密度很小的塑料球
（2）該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鋼球在下列哪段運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒？

A

A．在軌道上運(yùn)動(dòng)階段    B．平拋運(yùn)動(dòng)階段    C．從釋放到著地的整個(gè)運(yùn)動(dòng)階段
（3）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）．
（4）實(shí)際測得的s²總是比（3）中理論值

小

．（填“大”或“小”）
（5）寫出一條造成（4）中差異的原因：

軌道對小球的摩擦力做功，空氣阻力對小球做功，鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能不能忽略等

．

Answer 1

分析：根據(jù)兩點(diǎn)選擇條件：1、本實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)盡可能減小阻力．2、要利用平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)測量速度．
根據(jù)小球在斜槽上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，求得表達(dá)式分析s²與H、h的理論關(guān)系．

解答：解：（1）A、本實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證小球從弧形斜槽滾下過程機(jī)械守恒，必須滿足守恒條件：只有重力做功，
因此要減小阻力．故弧形斜槽必須盡可能的光滑．故A正確
B、要利用平拋運(yùn)動(dòng)測量速度，弧形斜槽末端的切線必須水平．故B正確
C、要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，我們可以比較gh與

1

2

v²的關(guān)系，所以該實(shí)驗(yàn)中不必須測量鋼球的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤
D、要減小摩擦阻力的影響，該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用鋼球，故D錯(cuò)誤
故選：AB．
（2）該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鋼球在軌道上運(yùn)動(dòng)階段中的機(jī)械能守恒，故選：A．
（3）小球離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，有：
水平方向：s=v₀t
豎直方向：H=

1

2

gt²
則小球離開桌面時(shí)的速度為：v₀=s

g 2H

實(shí)驗(yàn)所測得的數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)，則小球在斜槽上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：
mgh=

1

2

mv²
解得：s²=4Hh
（4）由于摩擦力的影響，實(shí)際鋼球離開軌道的速度偏小，所以實(shí)際測得的s²總是比理論值小．
（5）造成實(shí)際測得的s²總是比理論值小的原因軌道對小球的摩擦力做功，空氣阻力對小球做功，鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能不能忽略等
故答案為：（1）AB；（2）A；（3）4Hh；（4）��；（5）軌道對小球的摩擦力做功，空氣阻力對小球做功，鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能不能忽略等

點(diǎn)評(píng)：本題從新的角度考查了對機(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．