通过理论分析可得出弹簧的弹性势能公式(式中k为弹簧的劲度系数,l为弹簧长度的变化量).为验证这一结论,A、B两位同学设计了以下的实验:
①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球,稳定后测得弹簧伸长d.
②A同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验:将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插销压缩弹簧.拔掉插销时,弹簧对小球做功,使小球弹起,测得弹簧的压缩量l和小铁球上升的最大高度H.
③B同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验:将这根弹簧放在水平桌面上,一端固定在竖直墙上,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为l,释放弹簧后,小铁球从高为h的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为L.
(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是确定什么物理量?请用m、d、g表示所求的物理量____________ .
(2)如果Ep=kl2成立,
A同学测出的物理量l与d、H的关系式是:l=_______ ;
B同学测出的物理量l与d、h、L的关系式是:l=________ .
(3)试分别分析两位同学实验误差的主要来源___________ .
①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球,稳定后测得弹簧伸长d.
②A同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验:将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插销压缩弹簧.拔掉插销时,弹簧对小球做功,使小球弹起,测得弹簧的压缩量l和小铁球上升的最大高度H.
③B同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验:将这根弹簧放在水平桌面上,一端固定在竖直墙上,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为l,释放弹簧后,小铁球从高为h的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为L.
(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是确定什么物理量?请用m、d、g表示所求的物理量
(2)如果Ep=kl2成立,
A同学测出的物理量l与d、H的关系式是:l=
B同学测出的物理量l与d、h、L的关系式是:l=
(3)试分别分析两位同学实验误差的主要来源
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(已下线)2019年3月15日 《每日一题》 必修2 弹性势能与重力势能的比较福建省南安市南安一中2018年7月高一年级期末物理试题云南省玉溪市易门一中2017-2018学年高一下学期学业水平达标测试卷一物理试题【全国市级联考】云南玉溪市2018年普通高中毕业生复习统一检测 高三物理试题(已下线)2012年人教版高中物理必修二7.5探究弹性势能的表达式练习卷
更新时间:2016-12-08 02:44:48
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【知识点】 弹性势能的表达式
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【推荐1】某同学用如图1所示的装置来探究弹力和伸长量的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端所到达的刻度位置,通过分析这些数据获得了自己的实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受的重力代替弹簧的弹力大小,这样做的依据是____________ 。
(2)设计实验记录表格,记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系,如图2所示。
a.表格记录了实验中的6组测量数据,其中5组数据点已经在图乙的坐标纸上标出(图中用“゜”表示),请用“×”标出余下一组数据的对应点,并画出F-x图像____________ 。
b.由F-x图象可知,弹簧弹力与形变量之间的关系是___________ ;由图象计算该弹簧的劲度系数为___________ N/m(保留3位有效数字)。
(3)在上述实验的某次操作中,将弹簧从原长缓慢拉伸至伸长量为x0。通过拉伸过程中弹力做功可得到弹簧存储的弹性势能。弹力做功为变力做功,不易直接求解。弹簧的弹力可表示为F=kx,在图3给定的坐标系中画出弹力F随x变化的关系图象________ ,并借鉴教科书中由v-t图像求位移的方法,探究弹簧伸长量为x0时存储的弹性势能________ 。
(4)取实验中使用的两根完全相同的弹簧,首尾相接串联在一起,可看成一根等效“串联弹簧”。重复(2)中的实验,在串联弹簧下端依次悬挂0、50g、100g、150g、200g、250g的钩码,并记录每次串联弹簧的总伸长量。请在图2中画出串联弹簧的弹力F与总伸长量x的关系图线______ 。两根完全相同的弹簧串联在一起,串联弹簧的劲度系数是否等于其中一根弹簧的劲度系数?给出你的观点,并论证说明____________ 。(设弹簧始终在弹性限度内,画图线时不必描点)
(1)实验时认为可以用钩码所受的重力代替弹簧的弹力大小,这样做的依据是
(2)设计实验记录表格,记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系,如图2所示。
a.表格记录了实验中的6组测量数据,其中5组数据点已经在图乙的坐标纸上标出(图中用“゜”表示),请用“×”标出余下一组数据的对应点,并画出F-x图像
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
钩码质量m/g | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 |
弹簧弹力F/N | 0 | 0.49 | 0.98 | 1.47 | 1.96 | 2.45 |
弹簧伸长量x/cm | 0 | 4.50 | 10.00 | 15.30 | 20.80 | 26.2 |
(3)在上述实验的某次操作中,将弹簧从原长缓慢拉伸至伸长量为x0。通过拉伸过程中弹力做功可得到弹簧存储的弹性势能。弹力做功为变力做功,不易直接求解。弹簧的弹力可表示为F=kx,在图3给定的坐标系中画出弹力F随x变化的关系图象
(4)取实验中使用的两根完全相同的弹簧,首尾相接串联在一起,可看成一根等效“串联弹簧”。重复(2)中的实验,在串联弹簧下端依次悬挂0、50g、100g、150g、200g、250g的钩码,并记录每次串联弹簧的总伸长量。请在图2中画出串联弹簧的弹力F与总伸长量x的关系图线
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【推荐2】某物理兴趣小组在“探究弹性势能的表达式”的实验中,用一个被压缩的弹簧沿粗糙水平面弹出一个小物体,测得弹簧被压缩的距离和小物体在粗糙水平面上滑动的距离如下表所示.
(1)由此表可以归纳出,小物体滑动的距离与弹簧被压缩的距离之间的关系为x=___ (式中的常量用表示).
(2)弹簧的弹性势能与弹簧被压缩的距离之间的关系为=____ (式中的常量用k2表示).
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
d/cm | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 |
x/m | 1.00 | 4.02 | 9.01 | 16.02 |
(1)由此表可以归纳出,小物体滑动的距离与弹簧被压缩的距离之间的关系为x=
(2)弹簧的弹性势能与弹簧被压缩的距离之间的关系为=
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名校
【推荐3】在“探究弹簧的弹性势能”实验中:
(1)如图甲所示,弹簧的一端固定,原来处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力缓慢拉伸弹簧,关于拉力或弹簧弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系,下列说法正确的是_____________ 。
A.拉力做正功,弹性势能增加
B.拉力做正功,弹性势能减少
C.弹簧弹力做负功,弹性势能增加
D.弹簧弹力做负功,弹性势能减少
E.拉力做的功等于弹簧弹性势能的增量
(2)由于拉力是变力,拉力做功可以分割成一小段一小段处理,每一小段的弹力可以近似看成是恒力,再把每一小段拉力做的功相加求和,可得W总=某次实验中作出拉力F拉与弹簧伸长量x的关系图象如图所示,则在弹簧被拉长L的过程中,拉力做功为____________ 。
(1)如图甲所示,弹簧的一端固定,原来处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力缓慢拉伸弹簧,关于拉力或弹簧弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系,下列说法正确的是
A.拉力做正功,弹性势能增加
B.拉力做正功,弹性势能减少
C.弹簧弹力做负功,弹性势能增加
D.弹簧弹力做负功,弹性势能减少
E.拉力做的功等于弹簧弹性势能的增量
(2)由于拉力是变力,拉力做功可以分割成一小段一小段处理,每一小段的弹力可以近似看成是恒力,再把每一小段拉力做的功相加求和,可得W总=某次实验中作出拉力F拉与弹簧伸长量x的关系图象如图所示,则在弹簧被拉长L的过程中,拉力做功为
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