Question

为了研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系，某实验小组的实验装置如图甲所示，水平光滑槽距地面高为h，光滑槽与桌子右边缘垂直，槽出口与桌边缘相齐，槽中放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小钢球接触。将小球向左推，压缩弹簧一段距离后由静止释放，弹簧将小球沿水平方向推出，小球落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。

（1）若测得某次实验小球的落点P到O点的距离为s，那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能Ep与h、s和mg之间的关系式是_____________；
（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次实验，测量得到下表的数据：

在坐标纸上做出x－s的图像。并由图像得出：x与s的关系式是_________。实验得到弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式为_________；

（3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如图乙所示的改变：

①在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，小球撞到木板上，并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向右平移适当的距离（设为L）固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，小球撞到木板上，在白纸上留下痕迹P；
③用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离设为y。由此步骤得到弹簧的压缩量应该为_________；
（4）若该同学在完成步骤（3）的过程中，光滑水平槽与桌子右边缘不垂直，用（3）问的方法计算得出的弹簧压缩量与实际值相比_________（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）。

Answer 1

（1）
（2）x=0.005s，=，图像如下

（3）x=
（4）偏小