一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系.实验装置如图甲所示,在离地面高为h的光滑水平
一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系.实验装置如图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量...
一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系.实验装置如图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右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的小刚球接触.将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹.(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为______;(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到如表一组数据:弹簧压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50小球飞行水平距离s/m2.013.004.014.966.016.97结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为______;(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如图乙所示的改变:(Ⅰ)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(Ⅱ)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(Ⅲ)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y.若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(Ⅱ)步骤中弹簧的压缩量应该为______;(4)若该同学在完成图乙实验的过程中,弹簧与桌子右边缘不垂直,用(3)问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际______(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”).
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1个回答
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(1)由平抛运动规律有 s=vt,
h=
gt2,
得v=s
,
由机械能守恒定律得 EP=
mv2=
,释放小球前弹簧的弹性势能表达式为Ep=
.
(2)由表中数据可看出,在误差范围内,s正比于x,即s=200x,
Ep=
,所以弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为:Ep=
.
(3)由于Ep=
,小球释放前压缩弹簧的弹性势能为:Ep=
,
联立得(II)步骤中弹簧的压缩量应该为x=
.
(4)弹簧与桌子右边缘不垂直,则会使小钢球做斜下抛运动,此时会使y增大,由x=
可知,导致x的测量值偏小.
故答案为:(1)EP=
,(2)EP=
h=
1 |
2 |
得v=s
|
由机械能守恒定律得 EP=
1 |
2 |
mgs2 |
4h |
mgs2 |
4h |
(2)由表中数据可看出,在误差范围内,s正比于x,即s=200x,
Ep=
mgs2 |
4h |
104mgx2 |
h |
(3)由于Ep=
mgs2 |
4h |
mgL2 |
4y |
联立得(II)步骤中弹簧的压缩量应该为x=
L |
200 |
|
(4)弹簧与桌子右边缘不垂直,则会使小钢球做斜下抛运动,此时会使y增大,由x=
L |
200 |
|
故答案为:(1)EP=
mgs2 |
4h |
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