Question

【題目】某同學(xué)準(zhǔn)備利用如圖裝置探究勁度系數(shù)較大的輕質(zhì)彈簧T的彈性勢(shì)能與其壓縮量之間的關(guān)系.圖中B為一同定在桌 面且?guī)в锌潭鹊钠街惫饣瑢?dǎo)軌，小盒C用輕繩懸掛于O點(diǎn)，彈簧T左端固定，用小球A沿導(dǎo)軌B向左擠壓彈簧，釋放后球A 彈出，射入一較重的小盒C中與小盒C—起向右擺動(dòng)，擺動(dòng)的最大角度可以被準(zhǔn)確測(cè)出。球A射入盒C后兩者的重心重合，重心距懸點(diǎn)O的距離為L，重力加速度為g。試問(wèn)：

（1）欲完成此探究實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中除了要測(cè)量最大擺角和重心距懸點(diǎn)O的距離L外，還需要測(cè)量哪些物理量？寫出這些物理量及其字母代號(hào)________________.

（2）通過(guò)上述的物理量可求出彈簧T將球A彈出時(shí)釋放的彈性勢(shì)能Ep。 寫出其計(jì)算表達(dá)式（無(wú)需書寫推導(dǎo)過(guò)程）：_______________.

（3）下面是本實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)步驟：①按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好器材；②用刻度尺測(cè)定C的重心到懸點(diǎn)O的距離L；③反復(fù)調(diào)節(jié)盒C的位置，使其運(yùn)動(dòng)軌跡平面與光滑軌道在同一平面內(nèi)，且盒C靜掛時(shí)，開(kāi)口正對(duì)導(dǎo)軌末端，A、C兩者重心同高；④用球A壓縮彈簧，使其重心處于軌道的某—刻度線上，記錄此時(shí)的讀數(shù)；⑤釋放A球，讓它射入盒C中，一起與C擺動(dòng)到最大高度；⑥記錄最大擺角；⑦處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。在上述步驟中還缺少哪些主要步驟？請(qǐng)你寫出來(lái)._______________________________________________。

Answer 1

【答案】小球A的質(zhì)量m、重盒C的質(zhì)量M、彈簧的壓縮量x ①用天平稱出小球和重盒的質(zhì)量

②用球A接觸彈簧但不壓縮，記錄其重心位置，讀取導(dǎo)軌上相應(yīng)的讀數(shù)；

③改變彈簧壓縮量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次.

【解析】

（1）[1]彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為球和盒子的重力勢(shì)能，要測(cè)量重力勢(shì)能的增加量，就要測(cè)量小球A的質(zhì)量m、重盒C的質(zhì)量M；要研究彈性勢(shì)能和壓縮量的關(guān)系，要測(cè)量彈簧的壓縮量x；所以還需測(cè)量：小球A的質(zhì)量m、重盒C的質(zhì)量M、彈簧的壓縮量x；

（2）[2]彈性勢(shì)能的減小量等于小球的動(dòng)能的增加量，故：

碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，故：

繼續(xù)擺動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒，故：

聯(lián)立計(jì)算得出：

（3）[3]缺少的主要實(shí)驗(yàn)步驟有：

①用天平稱出小球質(zhì)量和重盒的質(zhì)量；

②用球A接觸彈簧但不壓縮，記錄其重心位置，讀取導(dǎo)軌上相應(yīng)的讀數(shù)；

③改變彈簧壓縮量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次。