某同学利用气垫导轨和数字计时器,探究轻弹簧弹性势能与形变量的关系。 如图所示,气垫导轨上有很多小孔,气泵输入压缩空气,从小孔中喷出,会使质量为0.5kg滑块与导轨之间有一层薄的空气,使二者不接触从而大大减小阻力。一端固定有轻弹簧的滑块在导轨上滑行,当通过数字计时器时,遮光片挡住光源,与光敏管相连的电子电路就会记录遮光时间△t。
![]()
(1)接通气泵,调节气垫导轨左端高度,轻推滑块,使其刚好能够匀速运动,说明气垫导轨已经水平:
(2)使用10分度游标卡尺测量滑块上遮光片宽度如图乙所示,读出其宽度为d= cm;
(3)压缩弹簧记录其压缩量;
(4)释放滑块,滑块离开弹簧后通过数字计时器,计时器显示时间△t;
(5)多次重复步骤(3)和(4),将数据记录到数据表格中,并计算出滑块相应的动能;
(6)由机械能守恒定律可知,滑块的动能等于释放滑块时弹簧的势能:
| 弹簧压缩量x (cm) | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 |
| 滑块遮光时间△t(ms) | 57.5 | 28.4 | 19.1 | 14.4 | 11.5 |
| 滑抉的动能Ek(J) | 0.010 | 0.041 | 0.091 | 0.160 |
(7)表格中弹簧压缩量为5.00cm时,其动能为 J(结果要求三位有效数字);
(8)由表格中数据可知,弹簧的弹性势能与其形变量的关系为 。