Question

甲实验小组利用图（a）装置探究机械能守恒定律，将小钢球从轨道的不同高度h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度为H，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s（g取10m/s²）

（1）若轨道完全光滑，s²与h的理论关系应满足s²=        （用H、h表示）

（2）图（b）中图线为根据实验测量结果，描点作出的s²--h关系图线；图线为根据理论计算得到的s²--h关系图线。对比实验结果，发现自同一高度静止释放的钢球，实际水平抛出的速率        （选填“小于”或“大于”）理论值。造成这种偏差的可能原因是                    。

乙实验小组利用同样的装置“通过频闪照相探究平抛运动中的机械能守恒”。将质量为0.02kg的小钢球A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图（c）所示的小球位置示意图，O点为小球的水平抛出点。

（3）根据小球位置示意图可以判断闪光间隔为         s；

（4）以O点为零势能点，小球A在O点的机械能为       J，小球A在C点的重力势能为       J。

Answer

（1）s2=4Hh ；（2）小于；轨道与小球间在摩擦；小球的体积过大；（3）0.1；（4）0.0225； 0.1825

【解析】

试题分析：（1）由机械能守恒定律可知：，平抛运动的知识可知，解得s2=4Hh；

（2）由图线可知，同一h中s2>s1，则实际水平抛出的速率小于理论值。造成这种偏差的可能原因是：轨道与小球间在摩擦或者小球的体积过大；（3）小球在竖直方向的格子数间隔分别为1,3,5,7，则Δy=2L=2×0.05m=0.1m，则根据Δy=gT2，可知；（4）设O点下一个点为B点，根据运动学公式得，水平初速度，所以小球A在O点的速度v0=1.5m/s，

小球A在C点时的速度

小球A在O点的机械能E0=0+×0.02×（1.5）2=0.0225 J

因O点为小球的水平抛出点，且以O点为零势能点，则小球A在C点时的重力势能为EP=mgh=-0.1825J

考点：探究机械能守恒定律

【名师点睛】本题从新的角度考查了对机械能守恒实定律的理解，有一定的创新性，很好的考查了学生的创新思维，掌握平抛运动的处理方法，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动.