Question

某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(甲)所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

回答下列问题:

(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能E_p与小球抛出时的动能E_k相等.已知重力加速度大小为g.为求得E_k,至少需要测量下列物理量中的　　　　(填正确答案标号). 

A.小球的质量m

B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度h

D.弹簧的压缩量Δx

E.弹簧原长l₀

(2)用所选取的测量量和已知量表示E_k,得E_k=　　　　. 

(3)图(乙)中的直线是实验测量得到的sΔx图线.从理论上可推出,如果h不变,m增加,sΔx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,sΔx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”).由图(乙)中给出的直线关系和E_k的表达式可知,E_p与Δx的　　　　次方成正比. 

Answer 1

解析:(1)小球抛出时的动能E_k=m,要求得v₀需利用平抛知识,s=v₀t,h=gt².根据s、h、g,求得v₀=s,因此,需测量小球质量m、桌面高度h及落地水平距离s.

(2)小球抛出时的动能E_k=m=.

(3)弹簧的弹性势能E_p=E_k=m=,即s=2,由sΔx图像可知,s与Δx成正比,而E_p与s²成正比,故E_p应与Δx的2次方成正比,则s∝2Δx,sΔx图线的斜率正比于,如果h不变,m增加,sΔx图线的斜率将会减小;如果m不变,h增加,则sΔx图线的斜率会增大.

答案:(1)ABC　(2)

(3)减小　增大　2