题目内容
【题目】为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知,弹簧的弹性势能Ep=
kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧长度的变化量。
某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题。
为了研究方便,把小铁球O放在水平桌面上做实验,让小球O在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功。
该同学设计实验如下:
首先进行如图甲所示的实验:将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O,静止时测得弹簧的伸长量为d。
在此步骤中,目的是要确定物理量_____,用m、d、g表示为_____。
接着进行如图乙所示的实验:将这根弹簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为x,释放弹簧后,小铁球被推出去,从高为h的水平桌面上抛出,小铁球在空中运动的水平距离为L。
小铁球的初动能Ek1=_____。
小铁球的末动能Ek2=_____。
弹簧对小铁球做的功W=_____。(用m、x、d、g表示)
对比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即在实验误差允许范围内,外力所做的功等于物体动能的变化。
【答案】 弹簧劲度系数k 
0 
【解析】甲图所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k，当小球静止时，有：mg=kd，解得： 
,将弹簧压缩x后释放，小球O初动能Ek1=0；小球离开桌面后，以初速度v0做平抛运动，则有： 
和
，所以
，弹簧对小铁球做的功等于弹性势能的减少： 
。
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