Question

小明在老師的指導(dǎo)下用小球和彈簧等器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)與探究（不考慮空氣阻力，g取10N/kg）：

（1）讓小球從某高度處由靜止開(kāi)始下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧的瞬間（如圖乙），小球速度為5m/s．從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短（如圖丙）的整個(gè)過(guò)程中，得到小球的速度v和彈簧縮短的長(zhǎng)度△x之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線(xiàn)的最高點(diǎn)．已知該輕彈簧每受到0.1N的壓力就縮短1cm，并且輕彈簧在全過(guò)程中始終發(fā)生彈性形變．
①?gòu)男∏蚪佑|彈簧到將彈簧壓縮至最短的過(guò)程中，小球動(dòng)能的變化情況是______，小球機(jī)械能的變化情況是______．
②實(shí)驗(yàn)中所用小球的質(zhì)量為_(kāi)_____kg，全過(guò)程中，彈簧中彈力的最大值為_(kāi)_____N．
③由圖可知，當(dāng)彈簧的壓縮量最大時(shí)，小球的速度為0，此時(shí)，小球處于______態(tài)（選填“平衡”或“非平衡”）．
（2）小明想進(jìn)一步探究小球下落壓縮彈簧時(shí)，彈簧的最大壓縮量是否與小球的質(zhì)量有關(guān)，請(qǐng)簡(jiǎn)述小明的實(shí)驗(yàn)方案．
簡(jiǎn)要做法：______；
如何判斷：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，分析小球質(zhì)量和速度的變化，便可得出動(dòng)能的變化情況．
當(dāng)小球壓縮彈簧時(shí)，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能．
②根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，若動(dòng)力大于阻力，則物體加速運(yùn)動(dòng)；若動(dòng)力小于阻力，則物體減速運(yùn)動(dòng)．
根據(jù)圖象中小球的運(yùn)動(dòng)情況，可得出及題目中給出的條件便可求出小球的質(zhì)量．
根據(jù)題目中給出的彈簧受力與被壓縮的程度得出彈簧中彈力的最大值．
③分析小球的重力和彈力之間的大小關(guān)系得出結(jié)論．
（2）要探究小球下落壓縮彈簧時(shí)，彈簧的最大壓縮量是否與小球的質(zhì)量有關(guān)，需控制小球下落的高度相同，壓縮同一個(gè)彈簧，小球的質(zhì)量不同．
解答：解：（1）①由題意知，開(kāi)始小球的速度增大，后來(lái)速度減小，整個(gè)過(guò)程中小球的質(zhì)量不變，所以小球的動(dòng)能先增大后減�。�
在下落過(guò)程中，小球壓縮彈簧對(duì)彈簧做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，所以其機(jī)械能減小．
②由小球的速度圖象知，開(kāi)始小球的速度增大，說(shuō)明小球的重力大于彈簧對(duì)它的彈力，當(dāng)△x為0.1m時(shí)，小球的速度最大，然后減小，說(shuō)明當(dāng)△x為0.1m時(shí)，小球的重力等于彈簧對(duì)它的彈力．所以可得G=F=0.1N/cm×0.1×100cm=1N
則m===0.1kg
彈簧的最大縮短量為△x_最大=0.61m=61cm
所以F_最大=0.1N/cm×61cm=6.1N
③由②中數(shù)據(jù)知，當(dāng)彈簧的壓縮量最大時(shí)，小球的速度為0，此時(shí)，小球受到的彈力大于其重力，所以小球處于不平衡態(tài)．
（2）要彈簧的最大壓縮量是否與小球的質(zhì)量有關(guān)，需使質(zhì)量不同的小球從同一高度落下，測(cè)出彈簧的壓縮量進(jìn)行比較．
若壓縮量不同，則說(shuō)明壓縮量與小球的質(zhì)量有關(guān)，并根據(jù)壓縮量與質(zhì)量的大小得出壓縮量與小球的質(zhì)量的大小關(guān)系．
故答案為：（1）①先變大后減�。粶p��；②0.1；6.1；③非平衡；（2）使質(zhì)量不同的小球從同一高度落下，測(cè)出彈簧的壓縮量進(jìn)行比較；若壓縮量不同，則說(shuō)明壓縮量與小球的質(zhì)量有關(guān)，并根據(jù)壓縮量與質(zhì)量的大小得出壓縮量與小球的質(zhì)量的大小關(guān)系．
點(diǎn)評(píng)：此題是一道信息題，題目中給出一個(gè)新的信息，讓學(xué)生根據(jù)自己學(xué)過(guò)的知識(shí)結(jié)合信息解決問(wèn)題．考查了學(xué)生接受新知識(shí)、運(yùn)用新知識(shí)的能力．符合中考的動(dòng)向．