题目内容

【题目】用如图所示的装置研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度形变量的关系。在光滑的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,右端与一个小钢球接触。当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示。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,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s(不计空气阻力,当地重力加速度为g)

(1)若要计算弹簧的弹性势能还应测量的物理量有____________(用相应文字及物理量符号表示)

(2)弹簧的弹性势能Ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为Ep_____(用相关物理量符号来表示)

(3)弹簧的压缩量x与对应的铜球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:

根据上面的实验数据,请你猜测弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系________(用文字或物理量符号来表示,写出这两个量定性关系即可

【答案】 小钢球质量m、 桌面离地面高度h Epx2成正比,或Epx2(或弹性势能与弹簧的压缩量成正比;或弹性势能与弹簧的形变量成正比)

【解析】(1)设桌子高度为h,小球离开桌面后做平抛运动,水平方向:s=v0t,
竖直方向有:h=gt2,联立解得:v0=s
根据功能关系可知弹簧弹性势能转化为小球平抛的初动能,有:EP=mv02
解得:EP=
故需要测量的量有小钢球质量m 桌面离地面高度h.
2)弹簧的弹性势能Ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为Ep

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