Question

15．为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时：
（1）需要测定的物理量是小球质量m，桌面高度H，水平射程s
（2）计算弹簧压缩最短时弹性势能的关系式是E_p=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$．

Answer 1

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 解：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：E_p=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$…①
对于平抛运动，有：
s=v₀t…②
h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
联立解得：E_p=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$；
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s；
故答案为：（1）小球质量m，桌面高度H，水平射程s；（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．