Question

為了探究“彈性勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)”，小明同學(xué)有如下猜想：
猜想一：彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)；
猜想二：彈性勢(shì)能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)．
（1）為探究猜想一是否正確，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究方案如下（以下所有彈簧被壓縮后都未超過(guò)其彈性限度）請(qǐng)將方案補(bǔ)充完整：
①將A、B兩根外形完全相同，材料不同的彈簧分別按圖甲安裝好；
②將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為3cm（見(jiàn)圖乙），放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S₁；
③將小球置于彈簧B的右端，

 

木塊被推動(dòng)了一段距離S₂
④比較S₁、S₂得出結(jié)論．
（2）比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若

 

，說(shuō)明彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)；
（3）由于彈性勢(shì)能的大小不便用儀器測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)中把彈性勢(shì)能的大小轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察木塊被推動(dòng)的距離，這種研究方法叫

 

，請(qǐng)你舉出一個(gè)在探究中用此方法的實(shí)例：

 

．
（4）某同學(xué)想如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究動(dòng)能跟質(zhì)量的關(guān)系．
①將彈簧A按如圖甲安裝好；
②將質(zhì)量為m₁小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為2cm，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S₃；
③將質(zhì)量為m₂小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為2cm，放手后小球被彈出，
并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S₄；
④比較S₃和S₄得出結(jié)論評(píng)價(jià)該方案

 

（可行或不可行），說(shuō)出你的理由

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)猜想，彈簧的彈性勢(shì)能可能與彈簧的材料、壓縮的程度有關(guān)，所以在探究過(guò)程中要用控制變量法；
（2）探究彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料是否有關(guān)，是通過(guò)木塊被彈開(kāi)的遠(yuǎn)近來(lái)比較彈性勢(shì)能的多少，若被彈出的距離相同，則說(shuō)明彈簧彈性勢(shì)能的大小與材料無(wú)關(guān)，若被彈出的距離不相同，則說(shuō)明彈簧彈性勢(shì)能的大小與材料有關(guān)；
（3）分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)人肉眼看不到，我們利用轉(zhuǎn)換法，在清水中滴入紅墨水，通過(guò)擴(kuò)散現(xiàn)象觀察；
磁性的強(qiáng)弱我們看不到，我們利用轉(zhuǎn)換法，通過(guò)磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)判斷；
（4）能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)彈簧被壓縮放手后，彈簧將小球彈開(kāi)，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．

解答：解：（1）猜想一：彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)，要探究彈性勢(shì)能與彈簧材料的關(guān)系，需保持彈簧被壓縮程度相同，材料不同，并通過(guò)小球?qū)δ緣K做的功來(lái)反映彈簧彈性勢(shì)能的大小，所以③應(yīng)為使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰；
（2）若小球做功不同，即S₁不等于S₂，說(shuō)明彈簧的彈性勢(shì)能與材料無(wú)關(guān)；
（3）實(shí)驗(yàn)中把彈性勢(shì)能的大小轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察木塊被推動(dòng)的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
在探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱時(shí)，通過(guò)電磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)反映電磁鐵磁性的強(qiáng)弱用到了轉(zhuǎn)換法；
在探究影響動(dòng)能大小的因素時(shí)，通過(guò)小球從斜面滑下推動(dòng)物體做功的多少來(lái)反映動(dòng)能的大小等，用到了轉(zhuǎn)換法；
（4）要探究動(dòng)能和小球質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)使小球的速度相同，質(zhì)量不同，通過(guò)小球推動(dòng)木塊做功的多少能夠反映出動(dòng)能的大小；
此題中同一彈簧兩次的壓縮程度相同，所以彈性勢(shì)能相同，轉(zhuǎn)化成的小球動(dòng)能也相同，所以不能控制小球的速度相等，不能通過(guò)比較S₃和S₄得出結(jié)論．
故答案為：（1）使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰；（2）S₁不等于S₂；（3）轉(zhuǎn)換法；通過(guò)電磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)反映電磁鐵磁性的強(qiáng)弱；（4）不可行；不能控制小球速度相等．

點(diǎn)評(píng)：此題是探究彈性勢(shì)能的影響因素，考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，非常典型，在學(xué)習(xí)中要學(xué)會(huì)舉一反三．