Question

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

（1）关于该实验，下列说法中正确的是______。

A．该装置中轨道必须尽可能光滑

B．该装置中轨道末端必须水平

C．该实验中必须测量钢球的质量

D．该实验中钢球也可换成密度很小的塑料球

（2）该实验验证钢球在下列哪段运动过程中的机械能守恒？________

A．在轨道上运动阶段    B．平抛运动阶段    C．从释放到着地的整个运动阶段

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

（4）实际测得的s²总是比（3）中理论值_______。（填“大”或“小”）

（5）写出一条造成（4）中差异的原因：________________________。

Answer

（1）AB       （4分）（2）A        （2分）（3）4Hh       （4分）（4）小       （2分）（5）轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等（2分）

【解析】

试题分项：（1）实验时如果轨道不光滑，则小球和轨道之间的摩擦力做功计算难，不容易验证机械能守恒定律，故该装置中轨道必须尽可能光滑；在验证小球在在轨道上运动阶段机械能守恒定律的过程中，只要计算出重力势能的减少量和动能的增计量，由即可验证，实际上只要，就验证了机械能守恒，所以无需测量钢球的质量；为了测量小钢球在轨道末端的速度v，要使小钢球离开轨道做平抛运动，故该装置中轨道末端必须水平；该实验中如果换成密度很小的塑料球，小球在离开轨道后受到空气阻力较大，不再做平抛运动，所以无法测量小球在轨道末端的速度v，因此钢球不能换成密度很小的塑料球；（2）在平抛运动阶段，小钢球只受重力，故机械能守恒，本实验只需验证小钢球在轨道上运动阶段机械能是否守恒；（3）小钢球在光滑轨道下滑到轨道末端，；小钢球离开轨道后做平抛运动，据平抛运动规律，可知小钢球平抛运动的水平速度，代入上式解得；（4）由于轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等，实际测得的s2总是比（3）中理论值小。

考点：本实验考查了实验原理的迁移。