Question

在研究彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關系的實驗中，彈簧長度的改變量可以利用刻度尺直接測量得到，而彈性勢能的大小只能通過物理原理來間接測量．現有兩組同學分別按圖甲（讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面）和圖乙（讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使滑塊在氣墊導軌上向右運動，通過相應的測量儀器可以測出滑塊脫離彈簧后的速度）兩組不同的測量方案進行測量．請寫出圖甲方案中彈性勢能與小球質量及圖中各量之間的關系E_P=

 

；圖乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測量的量

 

；兩種方案的共同點都是將彈性勢能的測量轉化為對

 

能的測量．請你用簡短的語言設計第三種研究彈簧彈性勢能的方案

 

．

Answer 1

分析：甲方案：通過壓縮的彈簧，釋放彈性勢能轉化為滑塊的動能，滑塊做平拋運動，測量出水平與豎直位移，從而求出平拋速度，進而確定拋出動能，即得到彈簧的彈性勢能．
乙方案：由圖可知，彈簧釋放后，轉化為動能，通過光電門測量出瞬時速度，從而求出彈簧的彈性勢能．
第三方案為：釋放的彈性勢能，轉化為重力勢能，測量出高度差，從而求出彈簧的彈性勢能．

解答：解：甲方案中，滑塊做平拋運動，由水平與豎直位移可求出平拋速度，則為：v=s

g 2h

，所以彈簧的彈性勢能為：E_P=

mgS2

4h

；
乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度（通過光電門來測瞬時速度）外，還要直接測量滑塊的質量．
上述兩種方案均是將彈性勢能轉化為動能．
第三種方案為：將彈簧豎直放置，用滑塊壓縮彈簧后釋放，測量出上升的高度，則重力勢能的變化即為彈簧的彈性勢能． 
故答案為：

mgS2

4h

； 滑塊的質量；動能；將彈簧豎直放置，用滑塊壓縮彈簧后釋放，測量出上升的高度，則重力勢能的變化即為彈簧的彈性勢能

點評：考查如何通過實驗來測量彈簧的彈性勢能，可以將彈性勢能轉化為動能，也可將彈性勢能轉化為重力勢能．瞬時速度可通過平拋來確定，也可以通過光電門來求得．