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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”)。
(1)
(2),x=0.005s,=
(3)x=,偏小
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知:“弹簧的弹性势能Epkx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量”。某同学用压缩的弹簧推静止的小球(已知质量为m)运动来探究这一问题。为了研究方便,把小铁球O放在水平桌面上做实验,让小铁球O在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功。

该同学设计实验如下:

(1)如图甲所示,将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O,静止时测得弹簧的形变量为d。在此步骤中,目的是要确定________,用mdg表示为________。

(2)如图乙所示,将这根弹簧水平放在光滑桌面上,一端固定在竖直墙面,另一端与小铁球接触,用力推小铁球压缩弹簧;小铁球静止时测得弹簧压缩量为x,撤去外力后,小铁球被弹簧推出去,从水平桌面边沿抛出落到水平地面上。

(3)测得水平桌面离地高为h,小铁球落地点离桌面边沿的水平距离为L,则小铁球被弹簧弹出的过程中初动能Ek1=________,末动能Ek2=________(用mhLg表示);弹簧对小铁球做的功W=________(用mxdg表示)。

对比W和(Ek2Ek1)就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即:“在实验误差范围内,外力所做的功等于物体动能的变化”。

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