一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸．如圖所示，當彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，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，小球在空中飛行后落到水平地面上，水平距離為s．

(1)請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能Ep與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式．

(2)彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表所示

從上面的實驗數(shù)據(jù)，你猜測彈簧的彈性勢能Ep與彈簧長度的壓縮量x之間有何關(guān)系？為什么？

答案：
解析：

　　

　　分析：本題的實驗原理是：由于彈簧被壓縮后儲存了彈性勢能，彈開小鋼球的過程中釋放的彈性勢能轉(zhuǎn)化成小球的動能，小球獲得一定的速度離開桌面做平拋運動，通過平拋運動可求得鋼球的動能，即求得了彈簧的彈性勢能，從而再確定彈性勢能與壓縮量之間的關(guān)系．


提示：

本題考查了設(shè)計實驗的能力，這類實驗題難度較大．要善于挖掘題中的隱含條件，找出與實驗相聯(lián)系的物理規(guī)律，再分析求解．


練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關(guān)系．實驗裝置如圖所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小球剛好接觸．將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡．
（1）若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點P痕跡到O點的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達式為
mg
4h
s2
mg
4h
s2
；
（2）該同學改變彈簧的壓縮量進行多次測量得到下表一組數(shù)據(jù)：
彈簧壓縮量x/cm 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
小球飛行水平距離s/m 0.21 0.30 0.41 0.49 0.61 0.69
結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，可分析得到彈簧彈性勢能Ep與彈簧壓縮量x之間的函數(shù)關(guān)系式為
B
B
（k為比例系數(shù)）
A．EP=kx    B．EP=kx2    C．EP=k
x
    D．EP=k
1
x

（3）你認為Ep與x的關(guān)系式中的比例系數(shù)k與彈簧的什么因素有關(guān)？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?淄博模擬）一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧．其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一個鋼球接觸，當彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖所示．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，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s．
（1）請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能EP與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h，水平距離s等物理量的關(guān)系式．
（2）彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表：

從上面的實驗數(shù)據(jù)，你猜測彈簧的彈性勢能EP與彈簧長度的壓縮量x之間有何關(guān)系？為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?湖北模擬）一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系．實驗裝置如下圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小剛球接觸．將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡．
（1）若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點P痕跡到O點的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達式為
Ep=
mgs2
4h
Ep=
mgs2
4h
；
（2）該同學改變彈簧的壓縮量進行多次測量得到下表一組數(shù)據(jù)：
彈簧壓縮量x/（cm） 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
小球飛行水平距離s/m 2.01 3.00 4.01 4.98 6.01 6.99
結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，彈簧彈性勢能與彈簧壓縮量x之間的關(guān)系式應(yīng)為
Ep=
104mgx2
h
Ep=
104mgx2
h
；
（3）完成實驗后，該同學對上述裝置進行了如下圖乙所示的改變：（I）在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處，使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；（II）將木板向右平移適當?shù)木嚯x固定，再使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板上得到痕跡P；（III）用刻度尺測量紙上O點到P點的豎直距離為y．若已知木板與桌子右邊緣的水平距離為L，則（II）步驟中彈簧的壓縮量應(yīng)該為
x=
L
200
h
y
x=
L
200
h
y
；

（4）若該同學在完成圖乙實驗的過程中，彈簧與桌子右邊緣不垂直，用（3）問的方法計算得出的彈簧壓縮量比實際
偏小
偏小
（選填“偏大”、“偏小”或“沒有影響”）．

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科目：高中物理 來源：2012-2013學年山西省高三上學期期末聯(lián)考理綜測試物理試卷（解析版） 題型：實驗題

（9分）一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關(guān)系。實驗裝置如下圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小球剛好接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。

（1）若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點P痕跡到O點的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達式為          ；

（2）該同學改變彈簧的壓縮量進行多次測量得到下表一組數(shù)據(jù)：

彈簧壓縮量x/cm

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

小球飛行水平距離s/m

0.21

0.30

0.41

0.49

0.61

0.69

結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，可分析得到彈簧彈性勢能與彈簧壓縮量x之間的函數(shù)關(guān)系式為         （k為比例系數(shù)）

A．      B．     C．      D．

（3）你認為與x的關(guān)系式中的比例系數(shù)k與彈簧的什么因素有關(guān)？

 

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科目：高中物理 來源：2014屆福建省高一下學期期末考試物理試卷（解析版） 題型：實驗題

一同學要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系。實驗裝置如右圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小鋼球接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點P痕跡到O點的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達式為          

 

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