精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
精英家教网(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.
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、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式:
 
分析:根据平抛运动规律可以求出钢球离开桌面时的速度大小,根据功能关系可以求出弹性势能的表达式.
解答:解:小球离开桌面后做平抛运动,有:s=v0t
竖直方向有:h=
1
2
gt2

联立解得:v0=s
g
2h

根据功能关系有:EP=
1
2
m
v
2
0

代入数据解得:EP=
mgs2
4h

故答案为:EP=
mgs2
4h
点评:本题借助于平抛运动以及数学推导考查了弹性势能和弹性形变量之间的关系,是考查知识综合应用、公式理论推导的好题.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?上海模拟)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.
(1)小刚球离开桌面时的速度大小为v=
s
g
2h
s
g
2h
,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=
mgs2
4h
mgs2
4h

(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
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
C
C
(式中k为比例系数)
(A)Ep=kx     (B)Ep=k
x
   (C)Ep=kx2(D)Ep=k
1
x

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(2007?南开区模拟)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. (1)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、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式:
EP=
ms2g
4h
EP=
ms2g
4h

(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 (cm) 1.01 1.50 2.01 2.49 3.01 3.50
根据上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为
Ep与x2成正比
Ep与x2成正比
,并说明理由:
x正比于s,Ep正比于s2
x正比于s,Ep正比于s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

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。

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、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式:________________。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

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5-7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

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、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式:                                      

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 (cm)

1.01

1.50

2.01

2.49

3.01

3.50

根据上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为                         ,并说明理由:                                             

    

查看答案和解析>>

同步练习册答案