题目内容
某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.
①如图23(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,有数据算得劲度系数k= N/m,(g取9.8m/s2)
| 砝码质量(g) | 50 | 100 | 150 |
| 弹簧长度(cm) | 8.62 | 7.63 | 6.66 |
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图23(b)所示;调整导轨,是滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小 .
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为 .
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图23(c)。有图可知,v与x成 关系,由 上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的 成正比.
①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比 压缩量
某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示;一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0; 挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80
)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。
| P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
| x0(cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
| x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
| n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
| 1/k(m / N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:① , ② 。
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图像。
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点,若从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k= N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式为k= N/m
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