问题 问答题

某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示.向左推小球,使弹黄压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

回答下列问题:

(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的______(填正确答案标号).

A.小球的质量m                     B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度h               D.弹簧的压缩量△x

E.弹簧原长l0

(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=______.

(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-△x图线.从理论上可推出,如果h不变,m增加,s-△x图线的斜率会______(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-△x图线的斜率会______(填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b) 中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的______次方成正比.

答案

解(1)由平抛规律可知,由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度,进而可求出物体动能,所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h,故选ABC.

(2)由平抛规律应有h=

1
2
gt
,s=vt,又
E k
=
1
2
mv
,联立可得
E k
=
m
gs
4h

(3)若取弹簧原长为零势面,则弹簧的弹性势能可表示为

E p
=
1
2
k
△x
,由
E p
=
E k
可得s=
2kh
mg
.△x,可见若h不变m增加,则斜率减小;若m不变h增加,则斜率会增大.由
E p
=
1
2
k△x
可知
E p
△x的2次方成正比.

故答案为(1)ABC

        (2)

m
gs
4h

        (3)减小,增大,2

选择题
单项选择题