摘要:弹性势能 实验仪器:动能势能演示器 教师操作:用弹簧压缩杆将弹簧压缩.在其上端放进钢球.释放被压缩的钢球.钢球被弹起一定的高度,改变弹簧压缩量.重做上述实验. 实验结论:被压缩产生弹性形变的弹簧具有弹性势能,在弹性限度内.物体发生形变越大.弹性势能越大.

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(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图1可知其长度为
50.15
50.15
mm;用螺旋测微器测量其直径如图,由图1可知其直径为
4.700
4.700
mm;

(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50HZ,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.12cm,0.19cm和0.25cm,可见操作上有错误的是学生
丙
丙
,错误操作
是先放开纸带后接通电源
是先放开纸带后接通电源
.
若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A,B,C到第一个点的距离如图2所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△EP=
0.94
0.94
,此过程中物体动能的增加量是△EK
0.84
0.84
(取g=9.8m/s2);
(3)如图3所示气垫是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在轨道上,滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫轨道以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:
a.调整气垫轨道,使导轨处于水平;
b.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;
c.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计数器开始工作,当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2;
d.用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L1、滑块B的右端到D挡板的距离L2.
①试验中还应测量的物理量是
滑块A、B的质量mA、mB.
滑块A、B的质量mA、mB.
;
②利用上述过程测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是
mA
L1
t1
=mB
L2
t2
,
mA
L1
t1
=mB
L2
t2
,
;
③利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是
1
2
mA(
L1
t1
)2+
1
2
mB(
L2
t2
)2
,
1
2
mA(
L1
t1
)2+
1
2
mB(
L2
t2
)2
,
.
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光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系.
如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.

实验序号 1 2 3 4 5 6
压缩量x/cm 10 15 20 25 30 35
时间t/s 0.100 0.067 0.050 0.040 0.033 0.029
距离s/m 0.50 1.13 2.00 3.12 4.50 6.13
(1)若木块长L,通过光电门时间t,则木块通过光电门时的速度v0=
L
t
L
t
;
(2)从理论上讲,木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是s∝
t-2
t-2
;请你运用数据表中测定的数据在图a所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(3)选择适当的物理量在图b所示的坐标纸上作出能直观反映木块在粗糙水平面上滑行距离s与弹簧压缩量x的关系图象,根据图象写出的关系应是s∝
x2
x2
;
(4)由能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能应等于木块在水平面上滑行中产生的总内能,由此可以确定弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是EP∝
x2
x2
.
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