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(2014•资阳模拟)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=12kx2,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
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(2014•资阳模拟)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
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/25/1535181711-5387.jpg)
(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”.
1 |
2 |
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
k=
mg |
d |
k=
.mg |
d |
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/25/1535181711-5387.jpg)
(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=
mgL2 |
4h |
mgL2 |
4h |
mgx2 |
2d |
mgx2 |
2d |
▼优质解答
答案和解析
(1)该同学做甲图所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k,当小球静止时,有
mg=kd,可得k=
.
(2)将弹簧压缩x后释放,小球O初动能Ek1=0;
小球离开桌面后,以初速度v0做平抛运动,则有
L=v0t,h=
gt2
可得v0=L
则小球O末动能Ek2=
mv02=
m(L
)2=
根据功能关系得:弹簧对小球O做的功W=
kx2=
•
•x2=
.
故答案为:(1)弹簧劲度系数k;k=
;(3)0;
;
.
mg=kd,可得k=
mg |
d |
(2)将弹簧压缩x后释放,小球O初动能Ek1=0;
小球离开桌面后,以初速度v0做平抛运动,则有
L=v0t,h=
1 |
2 |
可得v0=L
|
则小球O末动能Ek2=
1 |
2 |
1 |
2 |
|
mgL2 |
4h |
根据功能关系得:弹簧对小球O做的功W=
1 |
2 |
1 |
2 |
mg |
d |
mgx2 |
2d |
故答案为:(1)弹簧劲度系数k;k=
mg |
d |
mgL2 |
4h |
mgx2 |
2d |
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