Question

2．某同學利用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，弧形軌道末端水平，離地面的高度為H，將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s．
 
（1）若軌道完全光滑，s²與h的理論關系應滿足s²=4Hh（用H、h表示）．
（2）該同學經實驗測量得到一組數(shù)據，如表所示：

h（10-1m）	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
s2（10-1m2）	2.62	3.89	5.20	6.53	7.78

請在圖2坐標紙上作出s²-h關系圖．
（3）對比實驗結果與理論計算得到的s²-h關系圖線（圖2中已畫出），自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率小于（填“小于或大于”）理論值．

Answer 1

分析 利用物體下落時機械能守恒求出拋出的速度，然后根據平拋運動規(guī)律即可解出正確結果．利用描點法進行作圖．
將實際圖線和理論圖線進行比較，即可得出正確結果．

解答 解：（1）對于小球從靜止釋放到水平拋出這段曲線運動，
運用動能定理研究得：
mgh=$\frac{1}{2}$mv²
v=$\sqrt{2gh}$
對于平拋運動，運用平拋運動的規(guī)律得出：
在豎直方向：H=$\frac{1}{2}$gt²⇒t=$\sqrt{\frac{2H}{g}}$--------①
在水平方向：s=vt-------------②
由①②得：
s=2$\sqrt{Hh}$
所以：s²=4Hh
（2）s²-h關系，見圖
（3）對比實驗結果與理論計算得到的s²--h關系圖線中發(fā)現(xiàn)：自同一高度靜止釋放的鋼球，也就是h為某一具體數(shù)值時，理論的s²數(shù)值大于實驗的s²數(shù)值，根據平拋運動規(guī)律知道同一高度運動時間一定，所以實驗中水平拋出的速率小于理論值．
故答案為：（1）4Hh
（2）（見右圖）
（3）小于

點評 這個實驗對于我們可能是一個新的實驗，但該實驗的原理都是我們學過的物理規(guī)律．
做任何實驗問題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決．