题目内容

7.某物理小组对轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒进行探究,实验装置如图所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接,向左腿物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.
(1)实验中涉及到下列操作步骤:
A.把纸带向左拉直
B.松手释放物块
C.接通打点计时器电源
D.向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是DACB(填入代表步骤的标号).
(2)图中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50Hz,物块的质量为0.5kg,由M和L纸带所给的数据,可求出该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度分别为1.29m/s和0.78m/s.比较两纸带可知,M(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大,打L纸带的情况下,物块获得最大动能是0.15J(以上结果均保留2位有效数字).

分析 (1)根据实验原理可明确实验方法以及步骤;
(2)分析纸带,根据纸带上距离的变化可明确物体何时离开弹簧,再根据平均速度法可求得脱离时的速度;根据对应的长度可明确速度大小,从而比较弹性势能.

解答 解:(1)实验中应先向物块推到最左侧,测量压缩量,再把纸带向左拉直;先接通电源,稳定后再释放纸带;故步骤为DACB;
(2)由图可知,两点间的距离先增大后减小;故M纸带2.58段时物体应脱离弹簧;则由平均速度可求得,其速度为:v=$\frac{2.58×1{0}^{-2}}{0.02}m/s$=1.29m/s,同理对于L纸带有:$v′=\frac{1.56×1{0}^{-2}}{0.02}m/s=0.78m/s$.
因弹簧的弹性势能转化为物体的动能,则可知离开时速度越大,则弹簧的弹性势能越大;由图可知,M中的速度要大于L中速度;故说明M纸带对应的弹性势能大.
打L纸带的情况下,物块获得最大动能为:${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{m}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×0.7{8}^{2}$=0.15J.
故答案为:(1)DACB;(2)1.29,0.78,M,0.15.

点评 本题考查探究弹性势能的实验,要注意通过题意分析实验原理,然后再结合我们所学过的规律分析求解即可;同时要求能注意实验中的注意事项以及实验方法.

练习册系列答案
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12.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图1所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的电源频率为50Hz.开始实验时,吊上适当的钩码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列小点.

(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示.可以测出1~6每个点的瞬时速度,画出v-t图象,进而得到a,其中3号点的瞬时速度的大小v3=0.264 m/s2(保留三位有效数字).
(2)也可以去除一个数据,利用逐差法处理数据,如果去除的是2.88cm这一数据,计算出滑块的加速度a=0.496 m/s2 (保留三位有效数字).
(3)为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有CD(填入所选物理量前的字母,完全选对才得分)
A.木板的长度l
B.木板的质量m1
C.滑块的质量m2
D.钩码的质量m3
E.利用秒表测量滑块运动的时间t
(4)滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{m3g-(m2+m3)a}{m2g}$(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g).与真实值相比,测量的动摩擦因数偏大(填“偏大”或“偏小”).

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