某同学利用如图a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的数据,在图b坐标纸上作出s2﹣h关系图.
对比实验结果与理论计算得到的s2﹣h关系图线发现,实际测量值与理论值差异十分显著,写出造成上述偏差的可能原因是(写出两个原因):
① ② .
考点:验证机械能守恒定律.
专题:实验题;机械能守恒定律应用专题.
分析: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.
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.
解答: 解:(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=mv2
v=
对于平抛运动,运用平抛运动的规律得出:
在竖直方向:H=gt2⇒t=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在水平方向:s=vt﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:
s=2
所以:s2=4Hh
(2)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①小球与轨道间存在摩擦力,②小球发生转动.
故答案为:(1)4Hh
(2)①小球与轨道间存在摩擦力
②小球发生转动
点评: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.做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决.
知识拓展:
1.功与能
(1)区别功是过程量,能量是状态量,只能说处于某一状态的物体(或系统)具有多少能,而不能说这个物体(或系统) 具有多少功;功是能量转化的量度,决不能说“功是能的量度”。功和能是两个不同的概念,不可等同视之。
(2)联系功是能量转化的量度。做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化。
2.机械能守恒定律与能量守恒定律的区别
机械能守恒定律反映的是一个系统中只有重力和弹力做功,系统内物体的重力势能、弹性势能与动能可以相互转化.但总的机械能保持不变。能量守恒定律反映的是一个系统有机械能损失。但损失的机械能转变成其他形式的能,总的能量不变。
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