Question

【题目】某同学在研究性学习中用如图甲所示的装置测量弹簧压缩到某程度时的弹性势能，探究步骤如下：

①用游标卡尺测量出小车上遮光条的宽度d；

②用装有砝码的小车把弹簧的右端压缩到某一位置P，并记下这一位置，同时测量出小车到光电门的距离为x；

③释放小车，测出小车上的遮光条通过光电门所用的时间t，则此时小车的速度v=______，并记录小车及里面砝码的总质量m；

④增减小车里的砝码，________，重复③的操作，得出一系列小车的质量m与它通过光电门时的速度v；

⑤根据上述测得的数值算出对应的，并作出 v2-图像如图乙所示。

(1)将实验步骤补充完整；

(2)由于小车与水平桌面之间存在摩擦，导致图像没过原点，这对于弹性势能的求解________（填“有”或“无”）影响；

(3)由图像可知弹簧被压缩到位置P时具有的弹性势能大小为________。

Answer 1

【答案】 仍用小车压缩弹簧使其右端到位置P 无

【解析】

(1)③[1]经过光电门的瞬时速度可以由经过光电门时的平均速度表示，则有

④[2]增减小车里的砝码，仍用小车把弹簧的右端压缩到位置，重复③的操作；

(2)[3]对小车运动过程，由动能定理可知

解得

由于小车与水平桌面之间存在摩擦，导致图象没过原点，但这对于弹性势能的求解无影响；

(3)[4]由和图象可知，图象的斜率

那么弹簧被压缩到位置时具有的弹性势能大小为