某实验小组利用如图1所示的装置,对轻质弹簧的弹性势能进行探究.一轻质弹簧放置在较光滑的水平桌面上,弹簧右端固定,左端与一小球接触但不拴接;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘.向右推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到铺有白纸和复写纸的水平地面上,通过测量和计算,可得到弹簧被压缩后的弹性势能.
(1)为测得小球离开桌面时的动能Ek,已知重力加速度g,需要测量下列物理量中的_____________ (选填选项前的字母).
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量x
(2)用所选择的测量和已知量表示Ek,Ek=_____________ .
(3)如果忽略桌面摩擦阻力的影响,可认为小球离开桌面时的动能Ek等于弹簧被压缩后的弹性势能Ep.实验时,测得小球质量m=190.0g,桌面到地面的高度h=40.00cm.已知弹簧的劲度系数k=40N/m,本地重力加速度g=9.8m/s2.某同学根据实验数据作出弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量的二次方x2关系的图像,如图2所示.
在Ep–x2图像中,设图像的斜率为β,由图像可得Ep随x2变化的表达式为______________ .根据功与能的关系,弹性势能的表达式中可能包含x2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_____________ .通过寻找这个物理量与β间的数值关系,可得到弹簧的弹性势能的表达式为Ep=_____________ .
(1)为测得小球离开桌面时的动能Ek,已知重力加速度g,需要测量下列物理量中的
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量x
(2)用所选择的测量和已知量表示Ek,Ek=
(3)如果忽略桌面摩擦阻力的影响,可认为小球离开桌面时的动能Ek等于弹簧被压缩后的弹性势能Ep.实验时,测得小球质量m=190.0g,桌面到地面的高度h=40.00cm.已知弹簧的劲度系数k=40N/m,本地重力加速度g=9.8m/s2.某同学根据实验数据作出弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量的二次方x2关系的图像,如图2所示.
在Ep–x2图像中,设图像的斜率为β,由图像可得Ep随x2变化的表达式为
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更新时间:2019-05-10 12:02:36
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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】为了测定一根轻弹簧压缩到最短时具有的弹性势能的大小,可以将弹簧固定在一带有凹槽光滑轨道的一端,并将轨道固定在水平桌面边缘上,如图所示,用已知质量为m钢球将弹簧压缩至最短,而后突然释放,钢球将沿轨道飞出桌面,实验时可用的测量仪器只有一把量程足够大的刻度尺。
实验中还需要测定的物理量是_____________ 和________________ ;
实验中还需要测定的物理量是
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【推荐2】某研究性学习小组的同学设计实验探究轻质弹簧的相关特性。
(1)如图甲所示,将弹簧悬挂在铁架台上,保持弹簧轴线竖直,将刻度尺竖直固定在弹簧一侧;弹簧自然悬挂,待弹簧静止时,记下弹簧长度,弹簧下端挂上钩码时,弹簧长度记为;每次增加一个质量为的钩码,弹簧长度依次记为至。图乙是实验小组根据测得的数据所作的图象,纵轴是所加砝码的质量,横轴是弹簧长度与______ (填“”“”或“”)的差值,由图乙可知弹簧的劲度系数为______ 。(重力加速度取)
(2)学习小组利用如图丙所示实验装置研究此弹簧的弹性势能。将此弹簧一端固定在水平导轨左端的挡板上,另一端紧靠(不粘连)一质量为、带有挡光片的小滑块,将弹簧压缩到位置后由静止释放(弹簧在弹性限度内),测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为。已知挡光片的宽度为,滑块在通过光电门前已脱离弹簧,滑块在导轨上的运动可视为不受阻力,则滑块离开弹簧时的速度大小为_______ ,弹簧推动小滑块释放的弹性势能的表达式为________ 。
(1)如图甲所示,将弹簧悬挂在铁架台上,保持弹簧轴线竖直,将刻度尺竖直固定在弹簧一侧;弹簧自然悬挂,待弹簧静止时,记下弹簧长度,弹簧下端挂上钩码时,弹簧长度记为;每次增加一个质量为的钩码,弹簧长度依次记为至。图乙是实验小组根据测得的数据所作的图象,纵轴是所加砝码的质量,横轴是弹簧长度与
(2)学习小组利用如图丙所示实验装置研究此弹簧的弹性势能。将此弹簧一端固定在水平导轨左端的挡板上,另一端紧靠(不粘连)一质量为、带有挡光片的小滑块,将弹簧压缩到位置后由静止释放(弹簧在弹性限度内),测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为。已知挡光片的宽度为,滑块在通过光电门前已脱离弹簧,滑块在导轨上的运动可视为不受阻力,则滑块离开弹簧时的速度大小为
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名校
【推荐3】由于在空间站处于完全失重状态,不能利用天平等仪器测量质量,为此某同学为空间站设计了如图所示的实验装置,用来测量弹簧的劲度系数和小球质量.
(1)用水平力作用在小球上,使弹簧的压缩长度为x,力传感器的示数为F,则弹簧的劲度系数为k=_____________ .
(2)撤去水平力,小球被弹出后沿水平轨道运动,通过B处光电门的时间为t,小球的直径为D,据此可知,小球被弹出时的速度大小v=____________ ,小球的质量m=______________ .
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