Question

彈弓是一種兵器，也是一種兒童玩具，它是由兩根橡皮條和一個(gè)木叉制成的.拉伸橡皮條的過程中人對(duì)橡皮條做功，使其具有一定的彈性勢(shì)能，放手后橡皮條的彈力做功，將儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為石子的動(dòng)能，使石子以較大的速度飛出，具有一定的殺傷力.試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，求出橡皮條在拉伸到一定長度的過程中，彈力所做的功是多少，橡皮條具有的彈性勢(shì)能是多少？（只要求設(shè)計(jì)可行的做法和數(shù)據(jù)處理方式，不要求得出結(jié)論）

Answer 1

解析：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要選擇實(shí)驗(yàn)儀器，其次要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，最后處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

答案：（1）準(zhǔn)備橡皮條、測(cè)力計(jì)、坐標(biāo)紙、鉛筆、直尺等.

（2）將橡皮條的一端固定，另一端拴一繩扣.

（3）用直尺從橡皮條的固定端開始測(cè)量橡皮條的原長x₀，記錄在表格中.

（4）用測(cè)力計(jì)掛在繩扣上，測(cè)出在不同拉力F₁、F₂、F₃……的情況下橡皮條的長度x₁₀、x₂₀、x₃₀……

（5）計(jì)算出在不同拉力時(shí)橡皮條的伸長量x₁、x₂、x₃……

（6）以橡皮條的伸長量為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的拉力為縱坐標(biāo)在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系、描點(diǎn)，并用平滑的曲線作出Fx_i圖.

（7）測(cè)量曲線與x軸包圍的面積S，這個(gè)面積在數(shù)值上等于外力克服橡皮條的彈力所做的功，也就是彈力所做負(fù)功的數(shù)值.

變式訓(xùn)練 舉出幾個(gè)利用彈性勢(shì)能的事例，并分析能的轉(zhuǎn)化情況.

答案：體育比賽中使用的弓箭，當(dāng)拉彎弓時(shí)儲(chǔ)存了彈性勢(shì)能，釋放弓弦后彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能，使箭獲得較大速度飛出；撐桿跳中的桿彎曲時(shí)儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能，使得運(yùn)動(dòng)員具有較大的初速度，跳到更高的高度.