Question

某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．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，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s．
（1）關于該實驗，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．該實驗中必須測量鋼球的質量
D．該實驗中鋼球也可換成密度很小的塑料球
（2）該實驗驗證鋼球在下列哪段運動過程中的機械能守恒？

A

A．在軌道上運動階段    B．平拋運動階段    C．從釋放到著地的整個運動階段
（3）若軌道完全光滑，s²與h的理論關系應滿足s²=

4Hh

（用H、h表示）．
（4）實際測得的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，鋼球轉動動能不能忽略等

．

Answer 1

分析：根據兩點選擇條件：1、本實驗是為了驗證機械能守恒定律，應盡可能減小阻力．2、要利用平拋運動知識測量速度．
根據小球在斜槽上運動過程中機械能守恒，求得表達式分析s²與H、h的理論關系．

解答：解：（1）A、本實驗是為了驗證小球從弧形斜槽滾下過程機械守恒，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、要利用平拋運動測量速度，弧形斜槽末端的切線必須水平．故B正確
C、要驗證機械能守恒定律，我們可以比較gh與

1

2

v²的關系，所以該實驗中不必須測量鋼球的質量，故C錯誤
D、要減小摩擦阻力的影響，該實驗中應該選用鋼球，故D錯誤
故選：AB．
（2）該實驗驗證鋼球在軌道上運動階段中的機械能守恒，故選：A．
（3）小球離開桌面后做平拋運動，有：
水平方向：s=v₀t
豎直方向：H=

1

2

gt²
則小球離開桌面時的速度為：v₀=s

g 2H

實驗所測得的數據在誤差范圍內，則小球在斜槽上運動過程中機械能守恒，根據機械能守恒定律有：
mgh=

1

2

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

點評：本題從新的角度考查了對機械能守恒實定律的理解，有一定的創新性，很好的考查了學生的創新思維．