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=
;
(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∝
;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∝
;
(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

∝
.
