Question

7．某興趣小組同學們看見一本物理書上說“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的彈簧，形變量為x時彈性勢能為E_p=$\frac{1}{2}$kx²”，為了驗證該結論就嘗試用“研究加度與合外力、質量關系”的實驗裝置（如圖甲）設計了以下步驟進行實驗．
實驗步驟：
A．水平桌面上放一長木板，其左端固定一彈簧，通過細繩與小車左端相連，小車的右端連接打點計時器的紙帶；
B．將彈簧拉伸x后用插銷鎖定，測出其伸長量 x；
C．打開打點計時器的電源開關后，拔掉插銷解除鎖定，小車在彈簧作用下運動到左端；
D．選擇紙帶上某處的A點測出其速度v；
E．取不同的x重復以上步驟多次，記錄數(shù)據(jù)并利用功能關系分析結論．
實驗中已知小車的質量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，則：

（1）長木板右端墊一小物塊，其作用是平衡摩擦力；
（2）如圖乙中紙帶上A點位置應在S₂（填s₁、s₂、s₃）的段中�。�
（3）若E_p=$\frac{1}{2}$kx²成立，則實驗中測量出物理量x與m．、k、v關系式是x=$\sqrt{\frac{m}{k}}v$．

Answer 1

分析 ①該實驗裝置于驗證牛頓第二定律的實驗裝置相同，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實驗中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠遠小于小車重力．
②點間距均勻，說明速度達到最大，為勻速直線運動階段．
③根據(jù)能量守恒，推導實驗中測量出物理量x與m．k、v關系式．

解答 解：①根據(jù)實驗原理我們知道，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，長木板右端墊一小物塊，其作用是平衡摩擦力
②根據(jù)實驗原理，點間距均勻，為勻速直線運動階段，說明速度達到最大，故紙帶上A點位置應在s₂．
③根據(jù)能量守恒，有：E_p=$\frac{1}{2}$kx²=$\frac{1}{2}$mv²
解得：x=$\sqrt{\frac{m}{k}}v$
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）S₂；（3）$\sqrt{\frac{m}{k}}v$

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．