Question

彈弓是一種兵器，也是一種兒童玩具，它是由兩根橡皮條和一個木叉制成的.拉伸橡皮條的過程中人對橡皮條做功，使其具有一定的彈性勢能，放手后橡皮條的彈力做功，將儲存的彈性勢能轉化為石子的動能，使石子以較大的速度飛出，具有一定的殺傷力.試設計一個實驗，求出橡皮條在拉伸到一定長度的過程中，彈力所做的功是多少，橡皮條具有的彈性勢能是多少？（只要求設計可行的做法和數據處理方式，不要求得出結論）

Answer 1

解析：在設計實驗時，首先要選擇實驗儀器，其次要設計實驗步驟，最后處理、分析實驗數據.

答案：（1）準備橡皮條、測力計、坐標紙、鉛筆、直尺等.

（2）將橡皮條的一端固定，另一端拴一繩扣.

（3）用直尺從橡皮條的固定端開始測量橡皮條的原長x₀，記錄在表格中.

（4）用測力計掛在繩扣上，測出在不同拉力F₁、F₂、F₃……的情況下橡皮條的長度x₁₀、x₂₀、x₃₀……

（5）計算出在不同拉力時橡皮條的伸長量x₁、x₂、x₃……

（6）以橡皮條的伸長量為橫坐標，以對應的拉力為縱坐標在坐標紙上建立坐標系、描點，并用平滑的曲線作出Fx_i圖.

（7）測量曲線與x軸包圍的面積S，這個面積在數值上等于外力克服橡皮條的彈力所做的功，也就是彈力所做負功的數值.

變式訓練 舉出幾個利用彈性勢能的事例，并分析能的轉化情況.

答案：體育比賽中使用的弓箭，當拉彎弓時儲存了彈性勢能，釋放弓弦后彈性勢能轉化為箭的動能，使箭獲得較大速度飛出；撐桿跳中的桿彎曲時儲存的彈性勢能轉化為運動員的動能，使得運動員具有較大的初速度，跳到更高的高度.