某同学查资料得知:弹簧的弹性势能仅与弹簧的劲度系数和形变量有关,并且与形变量的平方成正比.为了检验此结论的正确性,他设计了如下实验:(a)取一根轻质弹簧和一根内径略大

发布时间:2020-08-09 07:11:34

某同学查资料得知:弹簧的弹性势能仅与弹簧的劲度系数和形变量有关,并且与形变量的平方成正比.为了检验此结论的正确性,他设计了如下实验:
(a)取一根轻质弹簧和一根内径略大的直玻璃管,将玻璃管固定在水平桌面上,将弹簧插入玻璃管并固定一端,如图1所示.
(b)将小钢球放入玻璃管,轻推小钢球,使弹簧压缩到某一位置后,测出弹簧的压缩量x.
(c)然后突然撤去外力,小钢球沿水平方向弹出落在地面上,记录小钢球的落地位置.
(d)保持弹簧压缩量不变,重复10次上述操作,从而确定小钢球的平均落点,测得小钢球的水平射程s.
(e)多次改变弹簧的压缩量x的数值x1、x2、x3、…,重复以上步骤,测得小钢球的多组水平射程s1、s2、s3、…
请你回答下列问题:
(1)在实验中,“保持弹簧压缩量不变,重复10次上述操作,从而确定小钢球的平均落点”的目的是为了减小______(填“系统误差”或“偶然误差”).
(2)若要测量小钢球的水平射程s,除图中画出的器材以外,还必须选取的实验器材是______.(填写器材代号)
A.秒表? B.刻度尺? C.螺旋测微器?? D.白纸? E.复写纸
(3)该同学根据实验的测量结果,作出弹簧形变量x与小钢球水平射程s的s-x图象(如图2),测量出了桌面离地面的高度为h,小球的质量为m,根据能量守恒定律推导出了弹性势能EP与水平射程s的关系式:EP=______.根据弹簧形变量x与小钢球水平射程s的s-x图象,推断出弹簧的弹性势能EP与x2成正比理由是______.

网友回答

解:(1)在实验中,“保持弹簧压缩量不变,重复10次上述操作,从而确定小钢球的平均落点”的目的是为了减小偶然误差
(2)利用刻度尺测量小球的水平位移和弹簧的形变量,利用白纸和复写纸记录小球的落地点.故还需要刻度尺、白纸和复写纸.
故选BDE
(3)从实验数据可以得到:小球离开桌面的水平位移s跟弹簧的压缩量x成正比,即s∝x
小球在轨道上弹出的过程中,机械能守恒:Ep=mv2
(m为小球的质量,v是小球离开轨道时的速度)
小球离开轨道后做平抛运动,则有:s=vt
h=gt2
联立解得:Ep=
由图象可看出s与x成正比,故Ep与x2成正比
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