Question

14．某同学在观看电视里运动员的射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远．于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关．
（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中．分析比较每次纸盒移动的距离，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小．若桌面绝对光滑，该实验将不能（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（2）理论推导和实验均表明，弹簧形变时弹性势能的大小Ep=$\frac{1}{2}$kx²．其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改不量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，单位是J/m²．

Answer 1

分析 （1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察纸盒被推动的距离大小，这种研究方法叫转换法；若水平面绝对光滑，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的；
（2）可根据公式E_p=$\frac{1}{2}$kx²确定弹簧的劲度系数k的单位．

解答 解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
若水平面绝对光滑，纸盒在滑动过程中不受力，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的．
（2））由公式E_p=$\frac{1}{2}$kx²可知k=$\frac{2{E}_{p}}{{x}^{2}}$，由于E_p单位是J，x单位是m，故k的单位是J/m²．
故答案为：（1）移动的距离；不能；（2）J/m²．

点评 本题为探究弹性势能与形变大小关系的实验，考查了分析实验能力、考查了学生对控制变量法、转换法的了解与掌握．