问题
问答题
如图所示,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处;另有一小钢球.现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能.
(1)还需要的器材是______、______.
(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对______能的测量,进而转化为对______和______的直接测量.
(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系,除以上器材外,还准备了两个轻弹簧,所有弹簧的劲度系数均不相同.试设计记录数据的表格.

答案
(1)用小球压缩弹簧,再将弹簧释放,弹簧的弹性势能转化为小球的动能,由于水平轨道与圆弧轨道均是光滑的,只有弹簧的弹力和重力做功,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律得,弹簧的弹性势能Ep=mgh,因此需要用天平测量小球的质量m,用刻度尺测量小球在光滑圆弧轨道上上升的高度h.
(2)根据机械能守恒可知,实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量,根据重力势能的计算公式Ep=mgh,可知需要直接测量的物理量是质量、上升高度.
(3)设计表格如下:
小球的质量m= kg,弹簧A(劲度系数一定,研究弹性势能与压缩量关系)
压缩量x(m) | ||||
上升高度h(m) | ||||
E=mgh(J) |
弹簧 | A | B |
劲度系数k(N/m) | ||
上升高度h(m) | ||
E=mgh(J) |
(2)重力势,质量,上升高度;
(3)设计表格如上.