Question

理论分析可得出弹簧的弹性势公式（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧长度的变化量）．为验证这一结论，A、B两位同学设计了以下的实验：
①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长d．
②A同学完成步骤①后，接着进行了如图乙的实验：将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直在套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧．拔掉插销时，弹簧对小球做功，使小球弹起，测得弹簧的压缩量x和小铁球上升的最大高度H．
③B同学完成步骤①后，接着进行了如图丙的实验：交过根弹簧放在水平桌面上，一端固定在竖直的墙上，另一端被小铁球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L．

（1）A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量？请用m、d、g表示所求的物理量______．
（2）如果成立，那么
A同学测出的物理理x与d、H的关系式是：x=______

Answer 1

【答案】分析：（1）根据重力与弹簧的弹力平衡，借助于胡克定律，即可求解；
（2）A同学运用弹簧的弹性势能转化为重力势能来测量形变量，而B同学则是运用弹簧的弹性势能转化为动能，并借助于做平抛运动来算出初速度，从而即可求解；
（3）分别从实验过程中，去分析影响实验结果的因素，从而提高实验的准确性．
解答：解：（1）A、B两位同学进行图甲所示的实验都进行形变量的测量，目的是为了确定弹簧的劲度系数；根据胡克定律，则有；
（2）A同学运用物体在弹簧的弹力作用下，将弹簧势能转化为
（3）A同学，根据弹簧的弹性势能转化为重力势能，
则有：
，
由上解得：
B同学，弹簧的弹性势能转化为动能，而动能则借助于平抛运动来测得初速度．
则由水平位移与竖直高度可得水平初速度：，
所以：
解得：
而这两位同学均有误差出现，A同学：不易精确确定小球上升的最大高度，而且小球上升时有可能与塑料管内壁接触，产生摩擦从而带来实验误差．
B同学：实验时，小铁球与桌面之间的摩擦会给实验带来误差．
故答案为：（1）确定弹簧的劲度系数k；
（2）；
（3）A同学实验时，不易精确确定小球上升的最大高度，
而且小球上升时有可能与塑料管内壁接触，产生摩擦从而带来实验误差．
B同学实验时，小铁球与桌面之间的摩擦会给实验带来误差．
点评：本题考查如何测量弹簧的形变量，并通过不同的实验去设计、测量，并处理数据，最后数据误差分析，从而激发学生的学习兴趣．