某探究小组设计了如下的探究橡皮筋的弹性势能与拉长量之间关系的实验:将一块长放在桌面上调至水平,橡皮筋一端固定在墙上,另一端被静止的小车拉长d,小车释放后沿长木板运动,带动穿过打点计时器的纸带,如图1所示.打点计时器电源频率为50Hz,小车质量为0.2kg,实验进行了三组,各次小车由静止开始运动的位置不同(即橡皮筋的拉长量d不同),分别打出纸带,选择了三种类型的纸带如图2所示(图中最下面的是直尺). (1)根据纸带数据完成以下表格,其中Vmax为小车橡皮筋拉动的最大速度:
实验序号 | 1 | 2 | 3 | dn(cm) | 5 | 10 | 20 | Vmax(m/s) | ______ | ______ | ______ |
答案
(1)对于第1组:由刻度尺读出小车匀速运动的位移为x=32.0cm-12.0cm=20.0cm=0.2m,所用时间为t=5×0.02s=0.1s,则最大速度vmax==2.00m/s; 同理得到,第2组最大速度为4.00m/s,第3组最大速度为8.00m/s; (2)根据系统的机械能守恒得:Ep=m,Ep与vmax平方成正比.由表格看出,vmax与d成正比,则得Ep与d2成正比,设比例系数为k,则有Ep=kd2. 根据第1组数据得:Ep=m=×0.2×22J=0.4J,则k===160,则得Ep=160d2. (3)实验中小车会受到摩擦力作用,系统的机械能不守恒,为减小摩擦力影响,应平衡摩擦力,做法是:实验前应将木板左端垫高些,直到小车不受拉力时能沿木板匀速运动. 故答案为: (1)2.00,4.00,8.00 (2)Ep=160d2. (3)实验前应将木板左端垫高些,直到小车不受拉力时能沿木板匀速运动. |
举一反三
小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字,她想估测里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧情况下的弹性势能的增加量.请你帮助她完成这一想法. (1)写出实验所用的器材:______. (2)写出实验的步骤和所要测量的物理量(用字母量表示)(要求能符合实际并尽量减少误差). (3)弹性势能的增加量的表达式△Ep=______.(用测得量表示) | 某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型,图中K1、K2为原长相等,劲度系数不同的轻质弹簧,下列表述正确的是( )A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关 | B.垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等 | C.垫片向右移动时,两弹簧的长度保持相等 | D.垫片向右移动时,两弹簧的弹性势能发生改变 | 水平地面上竖直放置一轻弹簧,一小球在它的正上方自由落下.在小球与弹簧的相互作用中( )A.小球与弹簧刚接触时,具有动能的最大值 | B.小球的重力与弹簧对小球的弹力相等时,小球具有动能的最大值 | C.小球速度减为零时,弹簧的弹性势能达到最大值 | D.小球被反弹回原位置时动能有最大值 | 弹簧的一端固定,原来处于自然长度.现对弹簧的另一端施加一个拉力,关于拉力做功(或弹簧克服拉力做功)与弹性势能变化的关系,以下说法中正确的是( )A.拉力对弹簧做正功,弹簧的弹性势能增加 | B.拉力对弹簧做正功,弹簧的弹性势能减少 | C.弹簧克服拉力做功.弹簧的弹性势能增加 | D.弹簧克服拉力做功,弹簧的弹性势能减少 | 如图所示,质量分别为1kg、3kg的滑块A、B位于光滑水平面上,现使滑块A以4m/s的速度向右运动,与左侧连有轻弹簧的滑块B发生碰撞.求二者在发生碰撞的过程中弹簧的最大弹性势能;
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