4.彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式: 小結(jié):1.彈簧彈力做功與彈簧彈性勢(shì)能變化有怎樣的關(guān)系? 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧形變量的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)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(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s,則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為
mg
4h
s2
mg
4h
s2

(2)該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)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(wèn)與表中數(shù)據(jù),可分析得到彈簧彈性勢(shì)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(rèn)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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一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧形變量的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)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(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s,則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為_(kāi)_____;
(2)該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)量得到下表一組數(shù)據(jù):
彈簧壓縮量x/cm1.001.502.002.503.003.50
小球飛行水平距離s/m0.210.300.410.490.610.69
結(jié)合(1)問(wèn)與表中數(shù)據(jù),可分析得到彈簧彈性勢(shì)能Ep與彈簧壓縮量x之間的函數(shù)關(guān)系式為_(kāi)_____(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(rèn)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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一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)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(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s,則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為          ;

(2)該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)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[

4.96

6.01

6.97

結(jié)合(1)問(wèn)與表中數(shù)據(jù),彈簧彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量x之間的關(guān)系式應(yīng)為         ;

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幾位同學(xué)在網(wǎng)上查到在彈性限度內(nèi)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的形變量x之間的關(guān)系為,于是他們?cè)O(shè)想,讓彈簧的彈性勢(shì)能全部釋放出來(lái)推動(dòng)物體沿不光滑的水平面運(yùn)動(dòng),測(cè)量對(duì)應(yīng)彈簧不同壓縮量下物體滑行的距離,就可以定性地驗(yàn)證這一結(jié)論,他們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):將帶有擋板的表面處處粗糙程度相同的木板固定在水平桌面上,將一根很輕的彈簧(約14cm),一端固定在擋板上,將一個(gè)做有標(biāo)記的物塊緊貼彈簧放置在彈簧原長(zhǎng)處,并在木板側(cè)面平行木板固定一長(zhǎng)條硬紙板,將物塊的標(biāo)記位置記錄在紙板上,記作O,并以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),以平行木板方向建立x軸,在x軸上O 點(diǎn)的左側(cè)用刻度尺自O(shè)點(diǎn)向左每間隔1cm做出刻度線,記作x0=-1cm、-2cm。并將刻度尺固平行固定在木板側(cè)面,并使其0雇刻線與O點(diǎn)重合,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),使彈簧的壓縮量以1cm遞增,釋放物塊,并記錄物塊最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)標(biāo)記所在的位置,用刻度尺測(cè)量出該位置距離O點(diǎn)的距離,記作x1,記錄的數(shù)據(jù)如圖所示;

次數(shù)n/次
1
  2
  3
  4
  5
  6
7
  8
  9
x0/cm
  -1
  -2
  -3  
  -4
 - 5
  -6
  -7
  -8
  -9
x1/cm
-0.90
-0.20
 0.60
 2.40
  5.00
 
12.60
17.58
21.00
 
據(jù)此請(qǐng)回答:
小題1: (1) 第1、2組數(shù)據(jù)中的x1為負(fù),表示的物理意義為_(kāi)__________________________________。
小題2: (2) 分析第3、4、5、組數(shù)據(jù),于是他們得出結(jié)論______________________________________。
小題3: (3) 漏掉的第6組數(shù)據(jù)中的x1值,請(qǐng)你幫他們填在表中相應(yīng)位置。
小題4:(4) 第9組數(shù)據(jù)明顯有偏差的原因最可能是__________________________________________。
小題5: (5) 若上述關(guān)系式成立,且彈簧的勁度系數(shù)已測(cè)出為k,則我們可以用表中的合適數(shù)據(jù)來(lái)求出物塊與木板間的動(dòng)磨擦因數(shù)μ,則還需要的一個(gè)測(cè)量工具是_________________,須測(cè)量的物理量為_(kāi)_____________________(并用字母表示),則μ值的表達(dá)式為_(kāi)____________________(用有關(guān)物理量的字母表示)。

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精英家教網(wǎng)某同學(xué)準(zhǔn)備利用如圖所示的裝置探究勁度系數(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為一固定在桌面、帶有刻度的平直光滑導(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一起向右擺動(dòng),擺動(dòng)的最大角度θ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(zhǎng).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θ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,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一刻度線上,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θ;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).
(4)該實(shí)驗(yàn)除了要保證光滑導(dǎo)軌水平、小球A能正射入小盒C并與C一起運(yùn)動(dòng)以外,還應(yīng)注意些什么?

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