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,

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  • 解题思路:要求平抛的水平位移,我们应该想到运用平抛运动的规律,即要求出时间和水平初速度.对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动,我们应该运用动能定理求出抛出的水平初速度.根据表格中的数据采用描点作图.同一坐标系中两天倾斜的直线对比,可以采用某一个变量取一定值,看另一个变量的大小关系来解决问题.对于误差原因分析,我们要从实验装置和过程中分析.

    (1)对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动,

    运用动能定理研究得:

    mgh=[1/2]mv2

    v=

    2gh

    对于平抛运动,运用平抛运动的规律得出:

    在竖直方向:H=[1/2]gt2⇒t=

    2H

    g--------①

    在水平方向:s=vt-------------②

    由①②得:

    s=2

    hH

    所以:s2=4Hh

    (2)见图

    (3)

    对比实验结果与理论计算得到的s2--h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s2数值大于实验的s2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.

    (4)从s2--h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,认为造成上述偏差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力.由于摩擦力做功损失了部分机械能,所以造成实验中水平抛出的速率小于理论值.

    故答案为:(1)4Hh

    (2)(见右图)

    (3)小于

    (4)小球与轨道间存在摩擦力.

    点评:

    本题考点: 验证机械能守恒定律;平抛运动.

    考点点评: 这个实验对于我们可能是一个新的实验,但该实验的原理都是我们学过的物理规律.做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决.