题目内容

为了测定一根轻弹簧压缩到最短时具有的弹性势能的大小,可以将弹簧固定在一带有凹槽光滑轨道的一端,并将轨道固定在水平桌面边缘上,如图6所示,用已知质量为m钢球将弹簧压缩至最短,而后突然释放,钢球将沿轨道飞出桌面,实验时可用的测量仪器只有一把量程足够大的刻度尺.
(1)实验中还需要测定的物理量是______;
(2)用已知量和测得的量表示弹性势能Ep=______.

解:(1)释放弹簧后,弹簧储存的弹性势能转化为小球的动能
Ep=mv2 ①,
故需测量最大速度;
小球接下来做平抛运动,要测量初速度,还需要测量测量平抛的水平位移和高度;
故答案为:小球平抛运动的水平位移s和高度h.
(2)对于平抛运动,有:s=vt ②,h=gt2 ③,
由①②③式可解得:Ep=
故答案为:(1)桌面高度h,钢球落地点与桌面边缘的水平距离s.
(2)
分析:(1)弹簧压缩最短,储存的弹性势能最大,释放小球后,小球在弹簧的弹力作用下加速,弹簧与小球系统机械能守恒,通过测量小球的动能来求解弹簧的最大弹性势能,小球离开桌面后,做平抛运动,根据平抛运动的知识可以求平抛的初速度,根据以上原理确定待测量即可;
(2)根据平抛运动的知识先求平抛的初速度,求出初动能就得到弹簧压缩最短时储存的弹性势能大小.
点评:本题关键是通过平抛运动测量初速度,从而测量出弹簧释放的弹性势能,也就是弹簧储存的弹性势能.
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