Question

16．同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图1所示）．小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏．结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？

小文猜想：
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关．
（1）小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图2所示的实验，此实验是为了验证猜想①，实验中弹性势能的大小是通过木块被推动的距离来体现的．
（2）请你设计一个实验方案来验证另一个猜想（写出简要的实验步骤，分析可能出现的现象并得出结论）．

Answer 1

分析 （1）根据猜想，弹簧的弹性势能可能与弹簧的材料、弹性形变的程度有关，所以在探究过程中要用控制变量法；
探究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，是通过木块被弹开的远近来比较弹性势能的多少，若被弹出的距离相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料无关，若被弹出的距离不相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料有关；
（2）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小．

解答 解析：（1）把材料不同的弹簧A和B，分别压缩相同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离，这就是为了验证猜想①．并通过小钢珠对轻木块撞击后木块移动的距离反映弹簧的弹性势能大小；实验中把弹性势能的大小转变为观察木块被移动的距离，这种研究方法叫转换法；
（2）设计实验探究猜想②：弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关．
选取同一根弹簧分别压缩不同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离．
如果木块被撞击后移动的距离不同，说明弹簧弹性势能与弹簧弹性形变的程度有关；反之则无关．
故答案为：
（1）①；木块被移动的距离．
（2）选取同一根弹簧分别压缩不同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离．如果木块被撞击后移动的距离不同，说明弹簧弹性势能与弹簧弹性形变的程度有关；反之则无关．

点评 此题是探究弹性势能的影响因素，考查了实验的设计和控制变量法、转换法在实验中的应用，非常典型，在学习中要学会举一反三．