光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,
a、
b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當有物體從
a、
b間通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間,利用光電計時器來探究合外力做功與動能變化的關(guān)系.
如圖2所示,水平面
O點左側(cè)是光滑平面,右側(cè)是粗糙平面,彈簧的左端固定在豎直的墻壁上,彈簧處于自然長度時右端恰好在
O點,在
O點固定光電門可以測出木塊通過
O點的時間,木塊與彈簧不相連.現(xiàn)用木塊將彈簧壓縮一段距離,然后由靜止釋放,將彈簧壓縮的長度
x、木塊通過光電門的時間
t、木塊在粗糙水平面上滑行的距離
s記入表中.
實驗序號
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
|
壓縮量x /cm
| 10
| 15
| 20
| 25
| 30
| 35
|
時間t /s
| 0 .100
| 0 .067
| 0.050
| 0 .040
| 0.033
| 0 .029
|
距離s /m
| 0 .50
| 1 .13
| 2 .00
| 3 .12
| 4 .50
| 6.13
|
(1)若木塊長
L,通過光電門時間
t,則木塊通過光電門時的速度
v0=
;
(2)從理論上講,木塊在粗糙水平面上滑動的距離
s和木塊通過光電門的時間
t關(guān)系應是s∝
;請你運用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在圖
a所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性;
(3)選擇適當?shù)奈锢砹吭趫D
b所示的坐標紙上作出能直觀反映木塊在粗糙水平面上滑行距離
s與彈簧壓縮量
x的關(guān)系圖象,根據(jù)圖象寫出的關(guān)系應是
s∝
;
(4)由能量守恒定律,彈簧的最大彈性勢能應等于木塊在水平面上滑行中產(chǎn)生的總內(nèi)能,由此可以確定彈簧的彈性勢能與彈簧壓縮量的關(guān)系應是
∝
.