题目内容

12.为了测定一根轻弹簧压缩最短时储存的弹性势能的大小,可将弹簧固定在一带有水平光滑凹槽的轨道一端,并将轨道固定在水平桌面的边缘上,如图所示,用钢球将弹簧压缩至最短,然后由静止开始释放,钢球将沿轨道飞出桌面,实验时:
(1)需要测定的物理量是“钢环的质量m、钢环抛出点离地面的高度h、钢球在空中运动的水平位移(写出物理量的名称及其字母表示)
(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$.

分析 根据平抛运动的知识先求平抛的初速度,求出初动能就得到弹簧压缩最短时储存的弹性势能大小.

解答 根据机械能守恒得,小球的弹性势能等于平抛时的初动能,故:Ep=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$      ①
对于平抛运动,有:
s=v0t      ②
h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
联立解得:Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
故需要测量环的质量m、钢环抛出点离地面的高度h、钢球在空中运动的水平位移
故答案为:(1)环的质量m、钢环抛出点离地面的高度h、钢球在空中运动的水平位移;(2)$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$.

点评 本题关键是通过平抛运动测量初速度,从而测量出弹簧释放的弹性势能,也就是弹簧储存的弹性势能.

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