问题 问答题

为了测定一根轻质弹簧压缩最短时的弹性势能的大小,可以将弹簧一端固定在一个带有凹槽的轨道的一端,将轨道固定在水平桌面的边缘上,如图所示,用钢球将弹簧压缩至最短,然后突然释放,钢球将沿轨道飞出桌面后再落到地面.

(1)实验时需要直接测定的物理量是______

A.弹簧的原长L0

B.钢球的质量m

C.弹簧被压缩的长度△L

D.钢球落地点与槽口间的水平距离s

E.桌面的高度h

F.凹槽距地面的高度H

(2)弹簧最短时弹性势能的计算公式EP=______.

答案

钢球离开桌面后做平抛运动,根据分运动公式,有:

水平方向:S=v0t;

竖直方向:H=

1
2
gt2

解得:v0=S

g
2H

故平抛的初动能为:Ek0=

1
2
m
v20
=
mgS2
4H

根据机械能守恒定律,弹簧的弹性势能为:Ep=

mgS2
4H

故需要测量:钢球的质量m,平抛的水平分位移S,平抛的高度H;

故选BDF;

(2)由上述分析知Ep=

mgS2
4H

故答案为:(1)BDF;(2)

mgS2
4H

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