Question

（2008?茂名二模）某學生用“驗證動量守恒定律”的器材（如圖所示）來驗證鋼球沿斜槽滾下過程中機械能守恒，他的實驗步驟如下：
A．把斜槽固定在實驗臺邊緣，調(diào)整斜槽出口使出口處切線水平；
B、出口末端拴上重錘線，使出口末端投影落于水平地面O點，地面上鋪復寫紙、白紙；
C、從斜槽某高處同一點A由靜止開始釋放球多次，找出平均落地點P．
問：（1）應測量哪些數(shù)據(jù)？

A點距臺面高度H，斜槽出口距地面高度h，OP間距離s

；
（2）根據(jù)（1）中測量數(shù)據(jù)字母，求鋼球在斜槽上滾下過程中：△E_p=

mgH

，△E_k=

mgs2

4h

．

Answer 1

分析：（1）在誤差允許的范圍內(nèi)，小球在斜面上滾下過程機械能守恒，故需驗證表達式mgH=

1

2

mv2；根據(jù)表達式判斷待測量；
（2）根據(jù)小球平拋運動的分位移公式求解平拋的初速度，重力勢能的減小量為mgH，動能增加量為

1

2

mv2．

解答：解：（1）在誤差允許的范圍內(nèi)，小球在斜面上滾下過程機械能守恒，故需驗證表達式mgH=

1

2

mv2；
由于等式兩邊的質(zhì)量可以約去，故質(zhì)量可以不測量；
根據(jù)平拋運動分位移公式，有：
h=

1

2

gt2；
s=vt；
聯(lián)立解得：v=s

g 2h

；
故需要測量的物理量有：A點距臺面高度H，斜槽出口距地面高度h，OP間距離s；
（2）球在斜槽上滾下過程中，重力勢能的減小量為：△E_p=mgH；
動能增加量為：△E_k=

1

2

mv2=

1

2

×m×（s

g 2h

）²=

mgs2

4h

；
故答案為：（1）A點距臺面高度為H，斜槽出口距地面高度為h，OP間距離為s；（2）mgH；

mgs2

4h

．

點評：本題關(guān)鍵明確哪一段過程機械能守恒，速度如何測量；是平拋運動實驗和驗證機械能守恒定律實驗的綜合，學生可以自己動手在教室中實驗．