Question

【題目】為了“探究外力做功與物體動能變化的關系”,查資料得知,彈簧的彈性勢能Ep=kx2,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長度的變化量。

某同學就設想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質量為m)運動來探究這一問題。

為了研究方便,把小鐵球O放在水平桌面上做實驗,讓小球O在彈力作用下運動,即只有彈簧推力做功。

該同學設計實驗如下:

首先進行如圖甲所示的實驗:將輕質彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小鐵球O,靜止時測得彈簧的伸長量為d。

在此步驟中,目的是要確定物理量_____,用m、d、g表示為_____。

接著進行如圖乙所示的實驗:將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小鐵球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球被推出去,從高為h的水平桌面上拋出,小鐵球在空中運動的水平距離為L。

小鐵球的初動能Ek1=_____。

小鐵球的末動能Ek2=_____。

彈簧對小鐵球做的功W=_____。(用m、x、d、g表示)

對比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變化的關系”,即在實驗誤差允許范圍內,外力所做的功等于物體動能的變化。

Answer 1

【答案】 彈簧勁度系數(shù)k 0

【解析】甲圖所示實驗的目的是測量彈簧的勁度系數(shù)k，當小球靜止時，有：mg=kd，解得： ,將彈簧壓縮x后釋放，小球O初動能Ek1=0；小球離開桌面后，以初速度v0做平拋運動，則有： 和，所以，彈簧對小鐵球做的功等于彈性勢能的減少： 。