8.某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系.
(1)如圖a所示,將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái),在上端的托盤(pán)中依次增加砝碼,測(cè)得相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如表,由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k=50N/m,(g取9.8m/s2
砝碼質(zhì)量(g)50100150
彈簧長(zhǎng)度(cm)8.627.636.66
(2)取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖b所示;調(diào)整導(dǎo)軌,使滑塊自由滑動(dòng)時(shí),通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小相等.
(3)用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能.
(4)重復(fù)(3)中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖c所示,由圖可知,v與x成正比關(guān)系,由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論:對(duì)同一根彈簧,彈性勢(shì)能與彈簧的壓縮量的平方成正比.

分析 (1)根據(jù)胡克定律,F(xiàn)=k△x,結(jié)合表格數(shù)據(jù),將單位統(tǒng)一,即可求解;
(2)調(diào)整導(dǎo)軌的目的時(shí),滑塊在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng),即可求解結(jié)果;
(3)當(dāng)釋放壓縮的彈簧時(shí),彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能,再由光電門(mén)測(cè)量瞬時(shí)速度,求出彈性勢(shì)能的大;
(4)根據(jù)v與x的關(guān)系圖,可知,v與x成正比,結(jié)合動(dòng)能表達(dá)式,即可知彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系,從而即可求解.

解答 解:(1)表格中,當(dāng)50g時(shí),彈簧長(zhǎng)度為8.62cm,當(dāng)100g時(shí),彈簧長(zhǎng)度為7.63cm,
當(dāng)150g時(shí),彈簧長(zhǎng)度為6.66cm,
根據(jù)胡克定律,F(xiàn)=k△x,設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為x0
則列式:0.05×9.8=k(x0-0.0862);
0.1×9.8=k(x0-0.0763);
聯(lián)立兩式,解得:k=50N/m;
(2)通過(guò)光電門(mén)來(lái)測(cè)量瞬時(shí)速度,從而獲得釋放壓縮的彈簧的滑塊速度,
為使彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,則導(dǎo)軌必須水平,因此通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小須相等;
(3)用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;
當(dāng)釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能;
(4)根據(jù)v與x的關(guān)系圖可知,圖線經(jīng)過(guò)原點(diǎn),且是斜傾直線,則v與x成正比,
由動(dòng)能表達(dá)式,動(dòng)能與速度的大小平方成正比,而速度的大小與彈簧的壓縮量成正比,因此彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的壓縮量的平方成正比;
故答案為:(1)50;(3)滑塊的動(dòng)能;(4)正比,壓縮量的平方

點(diǎn)評(píng) 本題考查胡克定律的應(yīng)用,注意彈簧的長(zhǎng)度與形變量的區(qū)別,理解光電門(mén)能測(cè)量瞬時(shí)速度的原理,知道彈簧彈性勢(shì)能與滑塊動(dòng)能的關(guān)系.同時(shí)注意圖線的物理含義.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

5.兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為1:8,則它們的軌道半徑之比為1:4,速度之比為2:1.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.在物理學(xué)中,常常用比值來(lái)定義物理量,用來(lái)表示研究對(duì)象的某種性質(zhì)或描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)特征.下列關(guān)系式中不屬于比值定義式的是(  )
A.ω=$\frac{△θ}{△t}$B.I=$\frac{U}{R}$C.P=$\frac{W}{t}$D.C=$\frac{Q}{U}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.質(zhì)量相等的A、B兩物體,從等高處同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),A做自由落體運(yùn)動(dòng),B做初速度為v0的平拋運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,則( 。
A.兩物體在相等時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移相等
B.在任何時(shí)刻兩物體總在同一水平面上
C.落地時(shí)兩物體的速度大小相等
D.在相等的時(shí)間間隔內(nèi),兩物體的加速度變化量不相等

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.如圖所示,斜面上a、b、c三點(diǎn)等距,小球從a點(diǎn)正上方O點(diǎn)拋出,做初速為v0的平拋運(yùn)動(dòng),恰落在b點(diǎn).若小球初速變?yōu)関,其落點(diǎn)位于c,則( 。
A.2v0<v<3v0B.v=2v0C.v0<v<2v0D.v>3v0

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

13.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到如圖甲所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如圖乙所示.他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是( 。
A.減小光源到單縫的距離B.減小雙縫之間的距離
C.減小雙縫到光屏之間的距離D.換用頻率更低的單色光源
E.增加雙縫到光屏之間的距離   

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

20.某人在一超市購(gòu)物,通過(guò)下坡通道時(shí),不小心將購(gòu)物車(chē)松開(kāi),購(gòu)物車(chē)由靜止開(kāi)始沿通道下滑,經(jīng)過(guò)0.5s的反應(yīng)時(shí)間后,該人開(kāi)始勻加速追購(gòu)物車(chē),且人的最大速度為6m/s,則再經(jīng)過(guò)2s,該人追上購(gòu)物車(chē).已知通道可看作斜面,傾角為37°,購(gòu)物車(chē)與通道之間的摩擦力等于購(gòu)物車(chē)對(duì)通道壓力的$\frac{1}{2}$,則人在加速過(guò)程中的加速度大小約為多少?(整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力不計(jì),重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

17.如圖所示,在水平桌面上放一個(gè)重20N的物體,用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線通過(guò)摩擦可以忽略的滑輪與重1N的秤盤(pán)A相連,線的方向分別為水平和豎直,當(dāng)在A盤(pán)放4N的砝碼時(shí),A盤(pán)勻速運(yùn)動(dòng).則:
(1)物體A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2;
(2)當(dāng)A盤(pán)中不放砝碼時(shí),桌面對(duì)B的摩擦力的大小為1N;
(3)當(dāng)A盤(pán)中放2N的砝碼時(shí),桌面對(duì)B的摩擦力的大小為3N;
(4)當(dāng)A盤(pán)中放15N砝碼時(shí),桌面對(duì)B的摩擦力的大小為4N.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

18.下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的是( 。
A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)B.天然放射現(xiàn)象
C.電子的發(fā)現(xiàn)D.氫原子光譜是線狀譜

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案