某探究小组在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系,如图所示,在导轨的左端固定一挡板,在滑块的左端固定一个轻质弹簧,把气垫导轨调节水平以后,先缓慢向左移动滑块压缩弹簧,在刻度尺上测出弹簧的压缩量l再把滑块由静止释放,弹簧离开挡板后,测出遮光条通过光电门的时间。改变弹簧的压缩量,重复上面的实验。已知滑块和遮光条的总质量为m,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能Ep。
(1)该实验还需要测量的物理量是______________________;
(2)该小组计算弹性势能的表达式是Ep=______________________;
(3)在多次测量后,该小组画出了Ep-、Ep-l、Ep-l 2的函数关系图象,发现只有Ep-l 2的关系是一条过原点的直线,由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。
高三物理实验题中等难度题
某探究小组在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系,如图所示,在导轨的左端固定一挡板,在滑块的左端固定一个轻质弹簧,把气垫导轨调节水平以后,先缓慢向左移动滑块压缩弹簧,在刻度尺上测出弹簧的压缩量l再把滑块由静止释放,弹簧离开挡板后,测出遮光条通过光电门的时间。改变弹簧的压缩量,重复上面的实验。已知滑块和遮光条的总质量为m,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能Ep。
(1)该实验还需要测量的物理量是______________________;
(2)该小组计算弹性势能的表达式是Ep=______________________;
(3)在多次测量后,该小组画出了Ep-、Ep-l、Ep-l 2的函数关系图象,发现只有Ep-l 2的关系是一条过原点的直线,由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。
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x(10-2m) | 1.00 | 1.41 | 1.73 | 2.00 | 2.45 | 3.00 | 3.16 | |
Ep(J) | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.45 | 0.50 |
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
为了探究轻质弹簧的弹性势能,某同学设计了如图实验装置:一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上,右端自由。弹簧右侧有一个滑块,滑块上固定一挡光片。滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电门的时间。实验过程如下:
(1)将气垫导轨放在实验桌上,调节气垫导轨使其水平,气垫导轨调至水平的依据是:通气状态下,滑块置于导轨任意位置,滑块________________;
(2)向左推滑块,使弹簧压缩一段距离x后由静止释放,记下挡光片通过光电门的时间t;
(3)多次改变弹簧的压缩量,记下相应的x和t,发现压缩量x越大,时间t_______ (选填“越大”、“越小”或“不变”)
(4)为了进一步确定x和t的关系,以x为纵坐标,为横坐标,作图线,得到一条过原点的直线,由此可得轻质弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的关系为____________。
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(1)如图甲所示为游标卡尺,测量深度应使用 (选填图中字母)。从图中的示数可读出深度为 mm。
(2)某同学用如图乙所示装置探究弹簧弹性势能与形变量的关系,弹簧的左端固定在气垫导轨上,遮光片的宽度为d,滑块和遮光板的质量为m。用滑块压缩弹簧,放手后滑块向右运动,用x表示弹簧的压缩量,t表示遮光片通过光电门的时间。
① 实验前需要调整气垫导轨水平,其目的是 。
② 向右轻推滑块,滑块自由滑动通过右则光电门的时间小于通过左侧光电门的时间,则应将气垫导轨 (选填“左”或“右”)端适当垫高,使其水平。
③ 若弹簧的弹性势能为(k为比例系数),利用实验数据以x为纵轴,要使所画图象为一直线,则应以t 次幂为横轴。
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某同学准备利用如图装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系.图中B为一固定在桌面.带有刻度的平直光滑导轨,小盒C用轻绳悬挂于O点,弹簧T左端固定,用小球A沿导轨B向左挤压弹簧,释放后球A弹出,射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动,摆动的最大角度θ可以被准确测出.球A射入盒C后两者的重心重合,重心距悬点O的距离为L.试问:
(1)欲完成此探究实验,该同学在实验过程中除了要测量最大摆角θ和重心距悬点O的距离L外,还需要测量哪些物理量?写出这些物理量及其字母代号._________________
(2)通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能EP.写出其计算表达式(无需书写推导过程).___________________________
(3)下面是本实验中的几个步骤:①按实验装置安装好器材;②用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L; ③反复调节盒C的位置,使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内,且盒C静挂,开口正对导轨末端,A.C两者重心同高;④用球A压缩弹簧,使其重心处于轨道的某一刻度线上,记录此时的读数;⑤释放A球,让它射入盒C中,一起与C摆动到最大高度;⑥记录最大摆角θ;⑦处理数据,得出结论.在上述步骤中还缺少哪些主要步骤?请你写出来.___________________
(4)该实验除了要保证光滑导轨水平.小球A能正射入小盒C并与C一起运动以外,还应注意些什么?____________________
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利用气垫导轨探究弹簧的弹性势能与形变量的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧贴近,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图甲),使弹簧处于自然状态时,滑块向左压缩弹簧一段距离,然后静止释放,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间,可计算出滑块离开弹簧后的速度大小.实验步骤如下:
① 用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
② 在气垫导轨上通过滑块将弹簧压缩x1,滑块静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t1;
③ 利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v和动能mv2;
④ 增大弹簧压缩量为x2、x3、…重复实验步骤②③,记录并计算相应的滑块动能mv2,如下表所示:
弹簧压缩量x(cm) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
x2 | 0.25 | 1.00 | 2.25 | 4.00 | 6.25 | 9.00 |
动能mv2 | 0.49m | 1.95m | 4.40m[ | 7.82m | 12.22m | 17.60m |
(1) 测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图乙所示,读得d=________cm;
(2) 在下面两坐标系中分别作出mv2x和mv2x2图象;
(3) 由机械能守恒定律,Ep=mv2,根据图象得出结论是________________________________________________________________________.
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弹簧压缩量x(cm) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
x2 | 0.25 | 1.00 | 2.25 | 4.00 | 6.25 | 9.00 |
动能mv2 | 0.49m | 1.95m | 4.40m | 7.82m | 12.22m | 17.60m |
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弹簧压缩量x(cm) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
x2 | 0.25 | 1.00 | 2.25 | 4.00 | 6.25 | 9.00 |
动能mv2 | 0.49m | 1.95m | 4.40m | 7.82m | 12.22m | 17.60m |
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某同学准备利用如图所示的装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系图中B为一固定在桌面、带有刻度的平直光滑导轨,小盒C用轻绳悬挂于O点,弹簧T左端固定,用小球A沿导轨B向左挤压弹簧,释放后球A弹出,射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动,摆动的最大角度可以被准确测出球A射入盒C后两者的重心重合,重心距悬点O的距离为试问:
欲完成此探究实验,该同学在实验过程中除了要测量最大摆角和重心距悬点O的距离L外,还需要测量哪些物理量?写出这些物理量及其字母代号.
通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能写出其计算表达式无需书写推导过程.
下面是本实验中的几个步骤:按实验装置安装好器材;用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L; 反复调节盒C的位置,使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内,且盒C静挂,开口正对导轨末端,A、C两者重心同高;用球A压缩弹簧,使其重心处于轨道的某一刻度线上,记录此时的读数;释放A球,让它射入盒C中,一起与C摆动到最大高度;记录最大摆角;处理数据,得出结论在上述步骤中还缺少哪些主要步骤?请你写出来.
该实验除了要保证光滑导轨水平、小球A能正射入小盒C并与C一起运动以外,还应注意些什么?
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