Question

某同學利用如圖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，如下表所示：

h(10－１m)	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
s2 (10－１ｍ２)	2.62	3.89	5.20	6.53	7.78

   

請在坐標紙上作出s²--h關系圖。

（3）對比實驗結果與理論計算得到的s²--h關系圖線(圖中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率           (填“小于”或“大于”)理論值。

（4）從s²--h關系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認為造成上述偏差的可能原因是        。

Answer 1

（1）

（2）如下圖所示。

（3）小于

（4）摩擦，轉動（回答任一即可）

解析:

本實驗考察平拋運動和機械能守恒相關知識。（１）由機械能守恒有，再根據平拋運動有，.由這幾式可得到與的關系為；（2）根據表中數據描點作圖；（3）在圖象上可看出對應于相同的，實驗得到的要小于理論的，而越小說明從軌道滑出的初速度越小，所以從同一高度水平拋出的速率小于理論值；（4）從同一高度導致水平拋出的速率小于理論值的原因為軌道的摩擦以及有一部分機械能轉換為小球的轉動動能。