某同学在资料上发现弹簧振子的周期公式为T=弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲度系数，m为振子的质量，x为弹簧的形变量）。为了验证弹簧的弹性势能公式，他设计了

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某同学在资料上发现弹簧振子的周期公式为T=

弹簧的弹性势能公式为

（式中k为弹簧的劲度系数，m为振子的质量，x为弹簧的形变量）。为了验证弹簧的弹性势能公式，他设计了如图(a)所示的实验：轻弹簧的一端固定在水平光滑木板一端，另一端连接一个质量为M的滑块，滑块上竖直固定一个挡光条，每当挡光条挡住从光源A发出的细光束时，传感器B因接收不到光线就产生一个电信号，输入电脑后经电脑自动处理就能形成一个脉冲电压波形；开始时滑块静止在平衡位置恰好能挡住细光束在木板的另一端有一个弹簧枪，发射出质量为m，速度为v₀的弹丸，弹丸击中木块后留在木块中一起做简谐振动。

（1）系统在振动过程中，所具有的最大动能E_k=____；
（2）系统振动过程中，在电脑上所形成的脉冲电压波形如图(b)所示，由图可知该系统的振动周期大小为：T=___；
（3）如果再测出滑块振动的振幅为A，利用资料上提供的两个公式求出系统振动过程中弹簧的最大弹性势能为：E_p=_______。通过本实验，根据机械能守恒，如发现E_k=E_p，即验证了弹簧的弹性势能公式的正确性。

答案

（1）

（2）2T₀
（3）

举一反三

为探究橡皮条被拉伸到一定长度的过程中，弹力做的功和橡皮条在一定长度时具有的弹性势能，某同学在准备好橡皮条、测力计、坐标纸、铅笔、直尺等器材后，进行了以下的操作：
a．将橡皮条的一端固定，另一端拴一绳扣，用直尺从橡皮条的固定端开始测量橡皮条的原长l₀，记录在表格中；
b．用测力计挂在绳扣上，测出在不同拉力F₁，F₂，F₃，…的情况下橡皮条的长度l₁，l₂，l₃，…；
c．以橡皮条的伸长量△l为横坐标，以对应的拉力F为纵坐标，在坐标纸上建立坐标系，描点、并用平滑的曲线作出F-△l图象；
d．计算出在不同拉力时橡皮条的伸长量△l₁，△l₂，△l₃，…；
e．根据图线求出外力克服橡皮条的弹力做的功，进而求出橡皮条具有的弹性势能。
(1)以上操作合理的顺序是___________；
(2)实验中，该同学作出的F-△l图象如图所示，从图象可求出△l=9 cm时橡皮条具有的弹性势能约为___________J。（保留两位有效数字）

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如图，在“探究弹性势能的表达式”的活动中，为计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”。下面几个实例中应用到这一思想方法的是

[ ]
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点
B.一个物体受到几个力共同作用产生的效果与某一个力产生的效果相同，这个力叫做那个力的合力
C.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加
D.在探究加速度与力、质量之间关系时，先保持质量不变探究加速度与力的关系，再保持力不变探究加速度与质量的关系

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如图，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球平抛运动初速度，还可以用来验证弹性势能大小与弹簧缩短量间的关系。

(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的________和________，然后由公式________求出k的平均值。
(2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧右端压到________(填“同一”或“不同”)位置，然后分别测出小球几次飞出后的________和________，再由公式________求出初速度的平均值。
(3)由于弹簧缩短时弹性势能Ep的大小等于弹出的小球的初动能。因此用该装置可验证弹簧弹性势能Ep与弹簧缩短量x之间的关系是否满足Ep∝x²，主要步骤如下，请排出合理顺序________。
A.改变拉引细线的拉力即改变弹簧长度，从刻度尺读出x₂、x₃…并求出对应小球初速度v₂、v₃
B.调好装置，用手缓缓拉引拴住弹簧右端的细线，使弹簧缩短到某一位置，用刻度尺读出弹簧缩短量x₁，并将小球轻推至管内弹簧端点处
C.突然释放细线，弹出的球平抛运动到复写纸上，留下痕迹，测出相关距离，求出小球初速度v₁
D.分析数据，比较几次v²与x²之间的关系，可得结论

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不定项选择关于弹性势能，下列说法中正确的是（）A．当弹簧变长时弹性势能一定增大
B．当弹簧变短时弹性势能一定减小
C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧的弹性势能越大
D．弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能

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不定项选择关于弹性势能，下列说法正确的是（）
A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能
C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化
D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳

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