Question

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

某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運(yùn)動(dòng)來(lái)探究這一問(wèn)題。

為了研究方便,把小鐵球O放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn),讓小球O在彈力作用下運(yùn)動(dòng),即只有彈簧推力做功。

該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:

首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來(lái),在彈簧的另一端掛上小鐵球O,靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)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(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn):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(cè)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(yùn)動(dòng)的水平距離為L。

小鐵球的初動(dòng)能Ek1=_____。

小鐵球的末動(dòng)能Ek2=_____。

彈簧對(duì)小鐵球做的功W=_____。(用m、x、d、g表示)

對(duì)比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”,即在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化。

Answer 1

【答案】 彈簧勁度系數(shù)k 0

【解析】甲圖所示實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)k，當(dāng)小球靜止時(shí)，有：mg=kd，解得： ,將彈簧壓縮x后釋放，小球O初動(dòng)能Ek1=0；小球離開(kāi)桌面后，以初速度v0做平拋運(yùn)動(dòng)，則有： 和，所以，彈簧對(duì)小鐵球做的功等于彈性勢(shì)能的減少： 。