Question

13．如圖，在很長的水平桌面上放置的彈簧一端固定在墻上，另一端緊靠一木塊，并用手水平向左壓住木塊，由于彈簧勁度系數很大，故壓縮量很小．請利用一架天平、一塊秒表和一把直尺，測出彈簧的彈性勢能．
①寫出測量方法測出m，再測出m滑行的距離S和時間t．．
②推導出根據測量所得的量計算彈性勢能的表達式．

Answer 1

分析 ①明確題意，根據給出的儀器和實驗裝置進行分析，從而明確實驗中應測量的物理量；
②根據位移公式可求得物體離開彈簧時的初速度，再根據功能關系即可分析彈簧具有的彈性勢能．

解答 解：①由題意可知，要測量彈簧的彈性勢能，應利用功能關系，求出物體獲得的動能； 而要測量動能，由于題目中只給出直尺和秒表，所以應通過測量物體滑行的距離和時間，利用運動學規律求解速度，故應測出m，再測出m滑行的距離S和時間t．
②由x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}{v}_{0}t$可得：v₀=$\frac{2s}{t}$
木塊的初動能為：E_k0=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}=\frac{2{S}_{2}m}{{t}^{2}}$
由功能關系可知 彈簧的彈性勢能為：E_P=$\frac{2{S}^{2}m}{{t}^{2}}$．
故答案為：①測出m，再測出m滑行的距離S和時間t；②彈簧的彈性勢能的表達式為E_P=$\frac{2{S}^{2}m}{{t}^{2}}$．

點評 本題考查驗證明彈簧彈力和形變量間的關系以及功能關系的應用，為探究型實驗，要注意正確理解實驗原理，認真審題，根據題意確定實驗原理，才能準確求解．