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，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1

题文

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，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.



(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)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
H(10^－1 m)
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
s²(10^－1 m²)
2.62
3.89
5.20
6.53
7.78
请在坐标纸上作出s²―h关系图.
(3)对比实验结果与理论计算得到的s²―h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率       (填“小于”或“大于”)



(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，你认为造成上述偏差的可能原因是         。


 

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）

（2）如图（3）小于（4）可能造成误差是因为摩擦原因，小球在下落时自身可能还有转动等因素

解析

（1）根据机械能守恒，可得离开轨道时速度为

，由平抛运动知识可求得时间为

，可得


（2）依次描点，连线，注意不要画成折线。



（3）从图中看，同一h下的s²值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率。
(4)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。小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率。
点评：此类题型考察了机械能守恒定律与平抛运动问题的结合。在本题中还通过实验角度考察了如何分析误差来源等。从另外一个侧面考察了学生综合素质

考点

据考高分专家说，试题“某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守.....”主要考查你对 [实验：探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系：
实验目的：
1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理：
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。



2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材：
轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。
实验步骤：
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直；



2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L₀；
3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L_l；
4、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L₂、L₃、L₄……，并将所得数据记录在表格中；
5、用x_n＝L_n－L₀计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。



数据处理：
1、建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；
2、标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；
3、描点：描点时要留下痕迹；
4、连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；
5、根据图象做出结论。