题目内容

12.弹弓是一种兵器,也是一种儿童玩具,它由两根橡皮条和一个木叉组成.拉伸橡皮条的过程人对橡皮条做功,使其具有一定的弹性势能,放手后橡皮条的弹力做功,将储存的弹性势能转化为石子的动能,使石子以较大的速度飞出,有一定的杀伤力.试设计一个实验,求出橡皮条被拉伸到一定长度的过程中,弹力所做的功及橡皮条具有的弹性势能.(只需设计可行的方法和数据处理方式,不必求得出结论)

分析 可利用平抛运动的知识测量出石子被橡皮条射出的速度,结合功能关系得到弹力所做的功及橡皮条具有的弹性势能.

解答 解:设计了如图所示的实验装置.在离地面高度为h的位置用橡皮条将石子水平射出,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为s.
测出石子的质量m.由平抛运动的规律得:
   h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
   x=v0t
解得 v0=x$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
由功能关系可得:弹力所做的功等于橡皮条具有的弹性势能,即有 W=Ep=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
联立解得 W=Ep=$\frac{mg{x}^{2}}{4h}$
重复多次,测出弹力所做的功的平均值和橡皮条具有的弹性势能的平均值,作为测量结果.

点评 解决本题实验设计的问题,关键要把握实验原理,本题借助于平抛运动以及数学推导出弹性势能和弹性形变量之间的关系是关键.

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