Question

【题目】某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落地点距轨道末端的水平距离为S。

（1）若验证机械能守恒定律，与h的理论关系应满足=__________；（用H、h表示）

（2）如图乙所示，在同一坐标纸上画出了两条 h的图线。一条是与h的理论关系图线；一条是实验得到的 h 图线，是经实验测量S、h得到数据，描点后作出的图线。分析可知，图线_____（填“a”或“b”）是实验得到的 h 图线。

（3）从 h 关系图线中可以看出实验值与理论值相差较明显，你认为造成偏差的原因是_____________。（回答一条即可）

Answer 1

【答案】 ； b； 弧形轨道不光滑，有部分机械转化为内能；

【解析】

利用物体下落时机械能守恒求出抛出的速度，然后根据平抛运动规律即可解出正确结果，利用描点法进行作图，将实际图线和理论图线进行比较，即可得出正确结果；

（1）物体在光滑轨道上下落时，机械能守恒有：
平抛后水平方向：，竖直方向为：
联立解得：；
（2）对比实验结果与理论计算得到的关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的数值大于实验的数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值，所以图线b是实验得到的图线；
（3）由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小，所以造成上述误差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力。