Question

(10分)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證小球沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，斜面的末端與水平桌面相切，不計(jì)小球在該處的能量損失，小球從離桌面高h(yuǎn)處由靜止釋放，小球離開(kāi)桌面后發(fā)生的水平位移為s，桌面高為H，改變小球釋放的位置，記錄多組h、s值。

⑴若小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則h與s²間的關(guān)系式為                     ；
⑵某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫(huà)出了h-s²圖象(如圖乙所示)，發(fā)現(xiàn)圖象不過(guò)原點(diǎn)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是
                               ，改進(jìn)的措施可以有                                        (寫(xiě)出一條即可)，隨著s的增大，圖象有彎曲的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的原因是                              ，改進(jìn)的措施可以有                                        (寫(xiě)出一條即可)；

Answer 1

⑴h＝；⑵小球與斜面、桌面間有摩擦，改用動(dòng)摩擦因數(shù)更小的斜面和桌面(或減小水平桌面的長(zhǎng)度，或換用氣墊導(dǎo)軌)，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到空氣阻力的作用，換用密度大一點(diǎn)的實(shí)心球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(或球面更光滑)。

解析試題分析：⑴若小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則小球離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球離開(kāi)桌面瞬間的速度為v，有：s＝，在小球釋放到運(yùn)動(dòng)至桌面的過(guò)程中，有：mgh＝，聯(lián)立以上兩式解得：h＝＝；
⑵圖象的圖線不過(guò)原點(diǎn)，從題圖上看，存在了縱截距，即小球從一定的高度處釋放后，運(yùn)動(dòng)至桌邊緣恰好速度為零，再自由落體至地面，致使s＝0，因此產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是小球與斜面、桌面間有摩擦，改進(jìn)的措施是設(shè)法減小摩擦阻力，因此可以改用動(dòng)摩擦因數(shù)更小的斜面、桌面，或減小水平桌面的長(zhǎng)度，或換用氣墊導(dǎo)軌，隨著s的增大，小球離開(kāi)桌面時(shí)的速度應(yīng)增大，圖象有彎曲的現(xiàn)象，說(shuō)明圖線的斜率發(fā)生了改變，即H變化的比率不同，因此這種現(xiàn)象的原因是小球離開(kāi)桌面后除受重力以外，還受到了空氣阻力的作用，改進(jìn)的措施是設(shè)法使阻力相對(duì)重力可忽略，即換用密度大一點(diǎn)的實(shí)心球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或球面更光滑。
考點(diǎn)：本題主要考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的探究性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，涉及原理理解、誤差分析等知識(shí)，屬于中檔題。