4.某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中,弹力做的功W=$\frac{1}{2}$kx2”.他设计了如下的实验来验证这个结论.

A.将一弹簧的下端固定在地面上,在弹簧附近竖直地固定一刻度尺,当弹簧在竖直方向静止不动时其上端在刻度尺上对应的示数为x1,如图甲所示.
B.用弹簧测力计拉着弹簧上端竖直向上缓慢移动,当弹簧测力计的示数为F时,弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x2,如图乙所示.则此弹簧的劲度系数k=$\frac{F}{{x}_{2}-{x}_{1}}$.
C.把实验桌放到弹簧附近,将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上,使滑轮正好在弹簧的正上方,用垫块垫起长木板不带滑轮的一端,如图丙所示.
D.用天平测得小车(带有遮光条)的质量为M,用游标卡尺测遮光条宽度d的结果如图丁所示,则d=3.5mm.
E.打开光电门的开关,让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动,测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为△t1和△t2.改变垫块的位置,重复实验,直到△t1=△t2时保持木板和垫块的位置不变.
F.用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连,将小车拉到光电门B的上方某处,此时弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x3,已知(x3-x1)小于光电门A、B之间的距离,如图丙所示.由静止释放小车,测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为△t1′和△t2′.
在实验误差允许的范围内,若$\frac{1}{2}$k(x3-x12=$\frac{1}{2}M(\frac{d}{△{t}_{2}′})^{2}$-$\frac{1}{2}M(\frac{d}{△{t}_{1}′})^{2}$(用实验中测量的符号表示),就验证了W=$\frac{1}{2}$kx2的结论.
 0  147455  147463  147469  147473  147479  147481  147485  147491  147493  147499  147505  147509  147511  147515  147521  147523  147529  147533  147535  147539  147541  147545  147547  147549  147550  147551  147553  147554  147555  147557  147559  147563  147565  147569  147571  147575  147581  147583  147589  147593  147595  147599  147605  147611  147613  147619  147623  147625  147631  147635  147641  147649  176998 

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