(2014•广东模拟)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.
来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/08/17 15:18:46
(2014•广东模拟)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.
①如图(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,有数据算得劲度系数k=______N/m,(g取9.8m/s2)
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,是滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小______.
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为______.
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图(c).有图可知,v与x成______关系,由 上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的______成正比.
![](http://img.wesiedu.com/upload/6/e3/6e311309e9b40b34b6bc4f799dec8b0d.jpg)
①如图(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,有数据算得劲度系数k=______N/m,(g取9.8m/s2)
砝码质量(g) | 50 | 100 | 150 |
弹簧长度(cm) | 8.62 | 7.63 | 6.66 |
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为______.
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图(c).有图可知,v与x成______关系,由 上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的______成正比.
![](http://img.wesiedu.com/upload/6/e3/6e311309e9b40b34b6bc4f799dec8b0d.jpg)
![(2014•广东模拟)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.](/uploads/image/z/4287512-56-2.jpg?t=%EF%BC%882014%E2%80%A2%E5%B9%BF%E4%B8%9C%E6%A8%A1%E6%8B%9F%EF%BC%89%E6%9F%90%E5%90%8C%E5%AD%A6%E6%A0%B9%E6%8D%AE%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E8%83%BD%E5%AE%88%E6%81%92%E5%AE%9A%E5%BE%8B%EF%BC%8C%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E6%8E%A2%E7%A9%B6%E5%BC%B9%E7%B0%A7%E7%9A%84%E5%BC%B9%E6%80%A7%E5%8A%BF%E8%83%BD%E4%B8%8E%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E9%87%8F%E7%9A%84%E5%85%B3%E7%B3%BB%EF%BC%8E)
(1)表格中,当50g时,弹簧长度为8.62cm,当100g时,弹簧长度为7.63cm,
当150g时,弹簧长度为6.66cm,
根据胡克定律,F=k△x,设弹簧的劲度系数为k,原长为x0,
则列式:0.05×9.8=k(x0-0.0862);
0.1×9.8=k(x0-0.0763);
联立两式,解得:k=50N/m;
(2)通过光电门来测量瞬时速度,从而获得释放压缩的弹簧的滑块速度,
为使弹性势能完全转化为动能,则导轨必须水平,因此通过两个光电门的速度大小须相等;
(3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;
当释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为滑块的动能;
(4)根据v与x的关系图可知,图线经过原点,且是斜倾直线,则v与x成正比,
由动能表达式,动能与速度的大小平方成正比,而速度的大小与弹簧的压缩量成正比,因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比;
故答案为:①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比,压缩量
当150g时,弹簧长度为6.66cm,
根据胡克定律,F=k△x,设弹簧的劲度系数为k,原长为x0,
则列式:0.05×9.8=k(x0-0.0862);
0.1×9.8=k(x0-0.0763);
联立两式,解得:k=50N/m;
(2)通过光电门来测量瞬时速度,从而获得释放压缩的弹簧的滑块速度,
为使弹性势能完全转化为动能,则导轨必须水平,因此通过两个光电门的速度大小须相等;
(3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;
当释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为滑块的动能;
(4)根据v与x的关系图可知,图线经过原点,且是斜倾直线,则v与x成正比,
由动能表达式,动能与速度的大小平方成正比,而速度的大小与弹簧的压缩量成正比,因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比;
故答案为:①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比,压缩量
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