弹性势能是发生形变的物体所具有的能量.弹性势能跟形变的大小有关,例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度(即形变量)有关,形变量越大,恢复原状时对外做的功越多

弹性势能是发生形变的物体所具有的能量.弹性势能跟形变的大小有关,例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度(即形变量)有关,形变量越大,恢复原状时对外做的功越多

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弹性势能是发生形变的物体所具有的能量.弹性势能跟形变的大小有关,例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度(即形变量)有关,形变量越大,恢复原状时对外做的功越多,弹簧的弹性势能就越大.弹性势能跟形变量之间应该是怎样的定量关系呢?甲和乙两位同学为了解决这个问题,在实验室进行了探究弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系的实验.以下是两位同学经历的一些实验探究过程,请你根据题目要求回答问题.
(1)甲同学在实验前提出了如下猜想:动能是物体运动具有的能量,动能的大小与运动速度有关,且跟运动速度的平方成正比,弹性势能是物体发生形变具有的能量,弹性势能的大小与形变有关,由此可以猜想弹性势能的大小也应该是跟形变量的平方成正比的关系.乙同学根据所学的物理知识用图象法从理论上证实了甲同学的猜想,他所用到的物理知识是:①弹簧发生形变时弹力与形变量的关系F=kx,②克服弹簧的弹力所做的功等于弹簧弹性势能的增加.请你完成甲同学的证明过程.
(2)两位同学为了用实验来证实他们的猜想,设计了如图所示的实验装置.在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为s.为了完成实验,还需下列哪些器材?
A.秒表    B.刻度尺   C.白纸
D.复写纸  E.小球  F.游标卡尺
答:______.
(3)如果在实验中,得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表:
答案
举一反三
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实验次序1234
x/cm2.003.004.005.00
s/cm10.2015.1420.1025.30
(1)画出F=kx图象,如图所示:

魔方格

若将弹簧在外力作用下从原长(x=0)缓慢压缩x,此过程中外力克服弹力做功w即为图中阴影的面积,
即w=
1
2
Fx=
1
2
kx2
克服弹簧的弹力所做的功等于弹簧弹性势能的增加.
所以弹簧压缩x所具有的弹性势能为:Ep=
1
2
kx2x2

(2)利用刻度尺测量小球的水平位移和弹簧的形变量,利用白纸和复写纸记录小球的落地点.故还需要刻度尺、白纸和复写纸.
故选BCD
(3)从实验数据可以得到:小球离开桌面的水平位移s跟弹簧的压缩量x成正比,即s∝x
小球在轨道上弹出的过程中,机械能守恒:Ep=
1
2
mv2

(m为小球的质量,v是小球离开轨道时的速度)
小球离开轨道后做平抛运动,则有:s=vt
h=
1
2
gt2
  (h是轨道的B端离地面的高度)
联立解得:Ep=
mg
4h
s2s2

由s∝x,故有:Epx2
故答案为:(1)证明过程在上.
(2)BCD
(3)弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为Epx2
在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中,为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为______.其中乙弹簧的劲度系数为______N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧______(填“甲”或“乙”).魔方格
某同学做“探究弹力弹簧伸长关系”的实验,他先测出不挂钩码时竖直悬挂的弹簧长度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,同时分别测出加挂不同钩码时弹簧的伸长量.在处理测量数据时,他将所有测得的弹簧伸长量x与相应的弹簧的弹力F(F的大小等于所挂钩码受到的重力)的各组数据逐点标注在如图所示的坐标纸上.

魔方格

(1)请你在图中画出此弹簧弹力与弹簧伸长量的关系图线.
(2)(通过做出弹簧弹力与弹簧伸长量的关系图线可知,弹簧的弹力F)和弹簧伸长量x之间的关系是:______.
某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系,将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向,弹簧自然悬挂时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表表:
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代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6
数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30
请将下列实验步骤或结果补充完整:在“研究弹簧形变与外力关系的实验中”,取一待测弹簧,将弹簧______测出其长度,在其下端竖直悬挂钩码,稳定后测出弹簧的长度,并记录______.改变钩码个数,重复上述步骤.某同学在右图坐标中,根据外力F与弹簧形变x的数据标出了五个点.请你在图中描绘出相应的F-x图象,根据图象求出弹簧的劲度系数为______N/m.(保留两位有效数字)魔方格
某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ(设μ为定值),经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中,弹力所做的功为kx2/2.于是他设计了下述实验:第一步,如图所示,将弹簧一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩(滑块与弹簧不相连接),松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止;第二步,用细线将滑块挂在竖直放置的弹簧上,弹簧伸长后保持静止状态.
①.你认为,该同学应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示):______;______;______;______.
②.用测得的物理量表示滑块与水平桌面滑动摩擦系数μ的计算式:μ=______(用题①中的符号表示)魔方格