Question

19．小鹭向探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大．
（3）若物块冲上斜面的最大高度h_a=h_c＜h_b，弹性形变的大小l_a＜l_b=l_c，则物块达到最高处所具有的重力势能E_a、E_b、E_c的大小关系是E_a＜E_b=E_c．

Answer 1

分析 （1）在弹簧恢复原长的过程中，弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，弹簧的弹性势能越大，滑块获得的动能就越大，滑块冲上斜面的高度就越高，可通过比较同一滑块冲上斜面的高度来判断弹簧弹性势能的大小；
（2）分析（a）与（b）两个实验中弹簧形变的大小与物块冲上斜面高度间的关系得出结论；
（3）在该实验中弹簧的弹性势能先转化为物块的动能，然后物块的动能由转化为滑块的重力势能，弹簧的形变量越大，物块获得的动能越大，最终物块的重力势能越大，比较弹簧形变的大小即可比较出物块重力势能的大小．

解答 解：（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量l_a＜l_b，物块冲上斜面的高度h_a＜h_b，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可知：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大（物块在光滑轨道上运动，弹性势能最终转化为重力势能），因为l_a＜l_b=l_c，所以E_a＜E_b=E_c；
故答案为：（1）冲上斜面的高度；（2）越大；（3）E_a＜E_b=E_c．

点评 本实验探究了影响弹簧弹性势能的因素，对学生来说难度较大；知道实验过程中能量的转化方式、通过不同实验对比是正确解题的关键．