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4．彈簧彈性勢能的表達式: 小結:1.彈簧彈力做功與彈簧彈性勢能變化有怎樣的關系? 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

一同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關系．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彈簧，其左端固定，右端與質量為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據：
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
結合（1）問與表中數據，可分析得到彈簧彈性勢能Ep與彈簧壓縮量x之間的函數關系式為
B
B
（k為比例系數）
A．EP=kx    B．EP=kx2    C．EP=k
x
    D．EP=k
1
x

（3）你認為Ep與x的關系式中的比例系數k與彈簧的什么因素有關？

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一同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關系．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彈簧，其左端固定，右端與質量為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據：
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
結合（1）問與表中數據，可分析得到彈簧彈性勢能Ep與彈簧壓縮量x之間的函數關系式為______（k為比例系數）
A．EP=kx B．EP=kx2 C．EP=k
x
 D．EP=k
1
x

（3）你認為Ep與x的關系式中的比例系數k與彈簧的什么因素有關？

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一同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關系。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彈簧，其左端固定，右端與質量為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          ；

（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據：

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

結合（1）問與表中數據，彈簧彈性勢能與彈簧壓縮量x之間的關系式應為         ；

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幾位同學在網上查到在彈性限度內彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量x之間的關系為，于是他們設想，讓彈簧的彈性勢能全部釋放出來推動物體沿不光滑的水平面運動，測量對應彈簧不同壓縮量下物體滑行的距離，就可以定性地驗證這一結論，他們設計了如下實驗：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，將一個做有標記的物塊緊貼彈簧放置在彈簧原長處，并在木板側面平行木板固定一長條硬紙板，將物塊的標記位置記錄在紙板上，記作O，并以O為坐標原點，以平行木板方向建立x軸，在x軸上O 點的左側用刻度尺自O點向左每間隔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面，并使其0雇刻線與O點重合，在進行實驗時，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動時標記所在的位置，用刻度尺測量出該位置距離O點的距離，記作x1，記錄的數據如圖所示；

次數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
 
據此請回答：
小題1: (1) 第1、2組數據中的x1為負，表示的物理意義為___________________________________。
小題2: (2) 分析第3、4、5、組數據，于是他們得出結論______________________________________。
小題3: (3) 漏掉的第6組數據中的x1值，請你幫他們填在表中相應位置。
小題4:(4) 第9組數據明顯有偏差的原因最可能是__________________________________________。
小題5: (5) 若上述關系式成立，且彈簧的勁度系數已測出為k，則我們可以用表中的合適數據來求出物塊與木板間的動磨擦因數μ，則還需要的一個測量工具是_________________，須測量的物理量為______________________(并用字母表示)，則μ值的表達式為_____________________(用有關物理量的字母表示)。

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精英家教網某同學準備利用如圖所示的裝置探究勁度系數較大的輕質彈簧T的彈性勢能與其壓縮量之間的關系．圖中B為一固定在桌面、帶有刻度的平直光滑導軌，小盒C用輕繩懸掛于O點，彈簧T左端固定，用小球A沿導軌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，擺動的最大角度θ可以被準確測出．球A射入盒C后兩者的重心重合，重心距懸點O的距離為L．試問：
（1）欲完成此探究實驗，該同學在實驗過程中除了要測量最大擺角θ和重心距懸點O的距離L外，還需要測量哪些物理量？寫出這些物理量及其字母代號．
（2）通過上述的物理量可求出彈簧T將球A彈出時釋放的彈性勢能EP．寫出其計算表達式（無需書寫推導過程）．
（3）下面是本實驗中的幾個步驟：①按實驗裝置安裝好器材；②用刻度尺測定C的重心到懸點O的距離L； ③反復調節(jié)盒C的位置，使其運動軌跡平面與光滑軌道在同一平面內，且盒C靜掛，開口正對導軌末端，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，記錄此時的讀數；⑤釋放A球，讓它射入盒C中，一起與C擺動到最大高度；⑥記錄最大擺角θ；⑦處理數據，得出結論．在上述步驟中還缺少哪些主要步驟？請你寫出來．
（4）該實驗除了要保證光滑導軌水平、小球A能正射入小盒C并與C一起運動以外，還應注意些什么？

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