Question

如圖所示：某同學在水平桌面上用木塊和光滑木板做成一個斜面，使一個小鋼球從斜面上某一位置滾下，鋼球沿桌面飛出，只用一把刻度尺進行測量，探究鋼球在斜面上運動的機械能是否守恒．回答相關問題：
（1）寫出需要測量的物理量，并用相應的字母表示：

鋼球釋放點到桌面的高度h₁

、

桌面到地面的高度h₂

、

球落地點到桌子邊的水平距離為s

（2）在誤差允許的范圍內，機械能守恒應滿足的關系式

s²=4h₁h₂

（用上面字母表示）
（3）寫出一條影響機械能守恒的因素

由于斜面或桌面上的摩擦

．

Answer 1

分析：（1）根據平拋運動的規(guī)律求出鋼球離開桌面時的初速度．驗證小球些斜面上下滑到桌面過程中機械能守恒，需測量鋼球釋放時球離桌面的高度，因此明確了實驗原理即可知道需要測量的物理量．
（2）根據平拋運動特點，x=v₀t，y=

1

2

gt2，求出物體平拋的初速度，根據功能關系可知，小鋼球從斜面上某一位置滾下時重力勢能轉化為動能，由此可求出驗證機械能守恒的表達式．
（3）影響小鋼球機械能守恒的主要因素是鋼球和接觸面之間的摩擦．

解答：解：（1）該實驗的實驗原理為：根據平拋運動規(guī)律求出鋼球滑動桌面時的速度，小鋼球從斜面上滾下時重力勢能轉化為動能．因此為了求出小球滑到桌面時的速度，需要測量桌面到地面的高度h₂，球落地點到桌子邊的水平距離為s，為求出鋼球從斜面滑到桌面時重力勢能的減小量，需要測量鋼球釋放點到桌面的高度h₁．
（2）根據平拋運動規(guī)律有：
h2=

1

2

gt2
s=v₀t
由此可求出鋼球滑動桌面的動能為：EK=

1

2

m

v

2 0

=

ms2g

4h2

從釋放點到桌面鋼球重力勢能的減小量為：△E_p=mgh₁
由E_k=△E_P可知需要驗證的表達式為：s²=4h₁h₂．
（3）該過程中影響機械能守恒的主要因素是鋼球與桌面和斜面之間不可避免的存在摩擦．
故答案為：（1）鋼球釋放點到桌面的高度h₁，桌面到地面的高度h₂，球落地點到桌子邊的水平距離為s；（2）s²=4h₁h₂；（3）由于斜面或桌面上的摩擦．

點評：只有明確了實驗原理以及實驗的數據測量，才能明確各項實驗操作的具體含義，這點要在平時訓練中加強練習，同時要加強基本物理規(guī)律在物理實驗中的應用．