Question

13．如图，在很长的水平桌面上放置的弹簧一端固定在墙上，另一端紧靠一木块，并用手水平向左压住木块，由于弹簧劲度系数很大，故压缩量很小．请利用一架天平、一块秒表和一把直尺，测出弹簧的弹性势能．
①写出测量方法测出m，再测出m滑行的距离S和时间t．．
②推导出根据测量所得的量计算弹性势能的表达式．

Answer 1

分析 ①明确题意，根据给出的仪器和实验装置进行分析，从而明确实验中应测量的物理量；
②根据位移公式可求得物体离开弹簧时的初速度，再根据功能关系即可分析弹簧具有的弹性势能．

解答 解：①由题意可知，要测量弹簧的弹性势能，应利用功能关系，求出物体获得的动能； 而要测量动能，由于题目中只给出直尺和秒表，所以应通过测量物体滑行的距离和时间，利用运动学规律求解速度，故应测出m，再测出m滑行的距离S和时间t．
②由x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}{v}_{0}t$可得：v₀=$\frac{2s}{t}$
木块的初动能为：E_k0=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}=\frac{2{S}_{2}m}{{t}^{2}}$
由功能关系可知 弹簧的弹性势能为：E_P=$\frac{2{S}^{2}m}{{t}^{2}}$．
故答案为：①测出m，再测出m滑行的距离S和时间t；②弹簧的弹性势能的表达式为E_P=$\frac{2{S}^{2}m}{{t}^{2}}$．

点评 本题考查验证明弹簧弹力和形变量间的关系以及功能关系的应用，为探究型实验，要注意正确理解实验原理，认真审题，根据题意确定实验原理，才能准确求解．