某兴趣小组想通过实验探究弹簧的弹性势能与形变量的关系.
(1)如图甲所示,将轻质弹簧一端固定于天花板,在弹簧另一端的挂钩上依次增加钩码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由表中数据可知该弹簧的劲度系数k=_______ N/m(当地重力加速度g=9.80m/s2,结果保留两位有效数字).
(2)取下弹簧(去掉挂钩,不影响弹簧的劲度系数),将其一端固定于光滑水平高台,如图乙所示,现用一小球将弹簧压缩一定程度后由静止释放,小球离开高台后在空中做平抛运动落到水平地面上,用
、x分别表示弹簧的压缩量和小球平抛过程的水平位移.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/24/7265e295-315a-4549-828a-02a45fe08fc2.png?resizew=440)
①释放小球的过程中,弹簧的弹性势能转化为________________ .
②重复(2)中的操作,得到
与x的关系如图丙所示.由图结合上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的_______________ 成正比.
(1)如图甲所示,将轻质弹簧一端固定于天花板,在弹簧另一端的挂钩上依次增加钩码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由表中数据可知该弹簧的劲度系数k=
钩码质量/g | 60 | 120 | 180 |
弹簧长度/cm | 7.65 | 9.61 | 11.57 |
(2)取下弹簧(去掉挂钩,不影响弹簧的劲度系数),将其一端固定于光滑水平高台,如图乙所示,现用一小球将弹簧压缩一定程度后由静止释放,小球离开高台后在空中做平抛运动落到水平地面上,用
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①释放小球的过程中,弹簧的弹性势能转化为
②重复(2)中的操作,得到
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更新时间:2018-05-23 22:08:06
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【知识点】 弹簧弹力做功与弹性势能的变化
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【推荐1】一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,他的实验如下:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为S.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/30/38ba0984-de52-4a66-8693-f59b10abb684.png?resizew=188)
(1)小钢球从桌子边缘水平飞出时的速度大小是多少?_______ (用h、S、g表示)
(2)请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h,水平距离S,重力加速度g等物理量的关系式:_______________________________ .
(3)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空气中飞行的水平距离S的实验数据如下表所示:
从上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧长度的压缩量x之间的关系__________________ .
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(1)小钢球从桌子边缘水平飞出时的速度大小是多少?
(2)请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h,水平距离S,重力加速度g等物理量的关系式:
(3)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空气中飞行的水平距离S的实验数据如下表所示:
弹簧长度压缩量x(cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
钢球飞行水平距离S(m) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.48 | 3.01 | 3.50 |
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【推荐2】医用口罩一般都采用了弹性绳,为了佩戴舒适,弹性绳的劲度系数都很小。某同学对口罩的弹性绳进行了探究。
(1)他首先猜想弹性绳在拉伸过程中弹力与形变量的关系可能满足胡克定律,为了验证猜想进行了一些实验,取下口罩上的一根弹性绳,用一小量程弹簧测力计和刻度尺分别测量弹性绳的弹力与总长度,记下它每一次的长度L及对应的拉力大小F,并在坐标纸上描出如图甲所示的图像。由图甲可知,该弹性绳的劲度系数k=___________ N/m,原长L0=___________ cm。(结果均保留三位有效数字)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/21/9e50945d-d538-4f13-a658-122532ed47ef.png?resizew=307)
(2)该同学查阅资料发现,满足胡克定律的物体在弹性限度内,其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为
。如图乙所示,他将该弹性绳一端固定在O点,另一端与一质量为m的小球相连,当弹性绳刚好伸直时,小球处于A点,现将小球从A点正上方高为h的B点由静止释放,测得小球下落的最低点C到A点的距离为x,该过程中弹性绳始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,小球在C点时,弹性绳的弹性势能
=___________ 。
(1)他首先猜想弹性绳在拉伸过程中弹力与形变量的关系可能满足胡克定律,为了验证猜想进行了一些实验,取下口罩上的一根弹性绳,用一小量程弹簧测力计和刻度尺分别测量弹性绳的弹力与总长度,记下它每一次的长度L及对应的拉力大小F,并在坐标纸上描出如图甲所示的图像。由图甲可知,该弹性绳的劲度系数k=
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【推荐3】一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/9/14/2031775760449536/2033817766043648/STEM/5274b064-aaba-4cbb-9535-9b83b8fd34d0.png?resizew=230)
(1)小刚球离开桌面时的速度大小为v=________ ,弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、
桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式为Ep=________ .
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
由实验数据,可确定弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为_________________ (式中k为比例系数)
A.Ep=kx B. Ep=k C. Ep=kx2 D. Ep=k
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(1)小刚球离开桌面时的速度大小为v=
桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式为Ep=
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x (cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
小钢球飞行的水平距离s (m) | 2.01 | 3.00 | 4.01 | 4.96 | 6.01 | 7.00 |
A.Ep=kx B. Ep=k C. Ep=kx2 D. Ep=k
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