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某同学研究轻质弹簧的弹性势能与形变量的关系,实验装置如下图所示,在高度为h的光滑水平桌面上,沿与桌面边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小钢球接触,弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌面边缘。使钢球压缩弹簧△x后由静止释放,钢球沿桌面水平飞出,落到水平地面,小球在空中飞行的水平距离为s,实验数据记录如表所示,重力加速度为g。
(1)试导出弹簧的弹性势能Ep与m、h、s的关系
(2)分析实验数据,写出s和△x的关系
(3)由(1)和(2)的结论,试分析弹簧的弹性势能Ep与形变量△x的关系
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为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知:“弹簧的弹性势能Ep=
kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量”。某同学用压缩的弹簧推静止的小球(已知质量为m)运动来探究这一问题。为了研究方便,把小铁球O放在水平桌面上做实验,让小铁球O在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功。
该同学设计实验如下:
(1)如图甲所示,将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O,静止时测得弹簧的形变量为d。在此步骤中,目的是要确定________,用m、d、g表示为________。
(2)如图乙所示,将这根弹簧水平放在光滑桌面上,一端固定在竖直墙面,另一端与小铁球接触,用力推小铁球压缩弹簧;小铁球静止时测得弹簧压缩量为x,撤去外力后,小铁球被弹簧推出去,从水平桌面边沿抛出落到水平地面上。
(3)测得水平桌面离地高为h,小铁球落地点离桌面边沿的水平距离为L,则小铁球被弹簧弹出的过程中初动能Ek1=________,末动能Ek2=________(用m、h、L、g表示);弹簧对小铁球做的功W=________(用m、x、d、g表示)。
对比W和(Ek2-Ek1)就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即:“在实验误差范围内,外力所做的功等于物体动能的变化”。
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(1)若用天平、刻度尺测量,计算出小球从凹槽射出瞬间的动能,则除了测量小球的质量外,还须测量的物理量有:
(2)因为小球从凹槽射出时,由于某些偶然因素的影响,即使将弹簧压缩同样的长度,小球射出的水平距离S也会稍有不同.为了准确测出S,某同学欲用小球将弹簧10次压缩到同一个长度,记录下小球这10次抛出的落点,则需使用
(3)该组同学进行了定量研究,得到了弹簧压缩量x与弹簧性势能EP的如下实验数据.
| x(10-2m) | 0 | 1.00 | 1.41 | 1.73 | 2.00 | 2.45 | 3.00 | 3.16 |
| Ep(J) | 0 | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.45 | 0.50 |
某研究性学习小组为了研究弹簧的弹性势能Ep跟弹簧的形变量x之间的关系,设计了这样一个实验:在实验桌的边缘固定一光滑凹槽(如图1),凹槽中放一轻质弹簧,弹簧的左端固定,右端与小球接触.当弹簧处于自然长度时,小球恰好在凹槽的边缘.让小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出凹槽,小球在空中飞行后落到水平地面.

(1)若用天平、刻度尺测量,计算出小球从凹槽射出瞬间的动能,则除了测量小球的质量外,还须测量的物理量有:______.
(2)因为小球从凹槽射出时,由于某些偶然因素的影响,即使将弹簧压缩同样的长度,小球射出的水平距离S也会稍有不同.为了准确测出S,某同学欲用小球将弹簧10次压缩到同一个长度,记录下小球这10次抛出的落点,则需使用______等实验器材才能完成相应的记录;现用直尺测量小球射出的水平距离,直尺的零刻度线处于凹槽出口的正下方,小球10个落点的位置如2图所示,则弹簧的该压缩量对应小球射出的水平距离S=______.
(3)该组同学进行了定量研究,得到了弹簧压缩量x与弹簧性势能EP的如下实验数据.
| x(10-2m) | 0 | 1.00 | 1.41 | 1.73 | 2.00 | 2.45 | 3.00 | 3.16 |
| Ep(J) | 0 | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.45 | 0.50 |
(1)若用天平、刻度尺测量,计算出小球从凹槽射出瞬间的动能,则除了测量小球的质量外,还须测量的物理量有:______.
(2)因为小球从凹槽射出时,由于某些偶然因素的影响,即使将弹簧压缩同样的长度,小球射出的水平距离S也会稍有不同.为了准确测出S,某同学欲用小球将弹簧10次压缩到同一个长度,记录下小球这10次抛出的落点,则需使用______等实验器材才能完成相应的记录;现用直尺测量小球射出的水平距离,直尺的零刻度线处于凹槽出口的正下方,小球10个落点的位置如2图所示,则弹簧的该压缩量对应小球射出的水平距离S=______.
(3)该组同学进行了定量研究,得到了弹簧压缩量x与弹簧性势能EP的如下实验数据.
| x(10-2m) | 0 | 1.00 | 1.41 | 1.73 | 2.00 | 2.45 | 3.00 | 3.16 |
| Ep(J) | 0 | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.45 | 0.50 |