问题
实验题
某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的关系
①如图23(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,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k= N/m。(g取9.80m/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中操作,得到v与x的关系如图23(c)。由图可知,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。
答案
①50N/m(49.5~50.5) ②相等 ③动能 ④正比;x2(或压缩量的平方)
题目分析:①据,
,有:
,则
,同理可以求得:
,则劲度系数为:
。[②使滑块通过两个光电门时的速度相等,则可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动;③弹性势能转化为滑块的动能;④图线是过原点的倾斜直线,所以v与x成正比;弹性势能转化为动能,即
,即弹性势能与速度平方成正比,又由v与x成正比,则弹性势能与压缩量的平方成正比。