Question

【題目】一個同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一個小鋼球接觸。當(dāng)彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖所示。讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小鋼球在空中飛行后落在水平地面上，水平距離為s。

（1）小剛球離開桌面時的速度大小為v=________，彈簧的彈性勢能Ep與小鋼球質(zhì)量m、

桌面離地面高度h、小鋼球飛行的水平距離s等物理量之間的關(guān)系式為Ep=________。

（2）彈簧的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

彈簧的壓縮量x (cm)	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50
小鋼球飛行的水平距離s (m)	2.01	3.00	4.01	4.96	6.01	7.00

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可確定彈性勢能Ep與彈簧的壓縮量x的關(guān)系為_________________（式中k為比例系數(shù)）

A．Ep=kx B. Ep=k C. Ep=kx2 D. Ep=k

Answer 1

【答案】v= sEP= C

【解析】

根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可以求出鋼球離開桌面時的速度大小，根據(jù)功能關(guān)系可以求出彈性勢能的表達(dá)式，進(jìn)而可知需要測量的量；先從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出彈簧的壓縮量與小球的射程的關(guān)系，再結(jié)合第一小問中結(jié)論得到彈性勢能與小球的射程的關(guān)系，最后綜合出彈簧的彈性勢能EP與彈簧長度的壓縮量x之間的關(guān)系。

（1）設(shè)桌子高度為h，小球離開桌面后做平拋運(yùn)動，水平方向：s=vt，豎直方向有：，聯(lián)立解得：，根據(jù)功能關(guān)系可知彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球平拋的初動能，有：，聯(lián)立解得：。

（2）由于可知Ep與x2成正比，由表中數(shù)據(jù)可看出，在誤差范圍內(nèi)，x正比于s，猜測可能Ep與x2也成正比，故選C。