Question

12．彈弓是一種兵器，也是一種兒童玩具，它由兩根橡皮條和一個(gè)木叉組成．拉伸橡皮條的過(guò)程人對(duì)橡皮條做功，使其具有一定的彈性勢(shì)能，放手后橡皮條的彈力做功，將儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為石子的動(dòng)能，使石子以較大的速度飛出，有一定的殺傷力．試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，求出橡皮條被拉伸到一定長(zhǎng)度的過(guò)程中，彈力所做的功及橡皮條具有的彈性勢(shì)能．（只需設(shè)計(jì)可行的方法和數(shù)據(jù)處理方式，不必求得出結(jié)論）

Answer 1

分析 可利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)測(cè)量出石子被橡皮條射出的速度，結(jié)合功能關(guān)系得到彈力所做的功及橡皮條具有的彈性勢(shì)能．

解答 解：設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．在離地面高度為h的位置用橡皮條將石子水平射出，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s．
測(cè)出石子的質(zhì)量m．由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：
   h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
   x=v₀t
解得 v₀=x$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
由功能關(guān)系可得：彈力所做的功等于橡皮條具有的彈性勢(shì)能，即有 W=E_p=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
聯(lián)立解得 W=E_p=$\frac{mg{x}^{2}}{4h}$
重復(fù)多次，測(cè)出彈力所做的功的平均值和橡皮條具有的彈性勢(shì)能的平均值，作為測(cè)量結(jié)果．

點(diǎn)評(píng) 解決本題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，關(guān)鍵要把握實(shí)驗(yàn)原理，本題借助于平拋運(yùn)動(dòng)以及數(shù)學(xué)推導(dǎo)出彈性勢(shì)能和彈性形變量之間的關(guān)系是關(guān)鍵．