理論分析可得出彈簧的彈性勢公式(式中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧長度的變化量).為驗證這一結論,A、B兩位同學設計了以下的實驗:
①兩位同學首先都進行了如圖甲所示的實驗:將一根輕質彈簧豎直掛起,在彈簧的另一端掛上一個已知質量為m的小鐵球,穩(wěn)定后測得彈簧伸長d.
②A同學完成步驟①后,接著進行了如圖乙的實驗:將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上,并把小鐵球放在彈簧上,然后豎直在套上一根帶有插銷孔的長透明塑料管,利用插銷壓縮彈簧.拔掉插銷時,彈簧對小球做功,使小球彈起,測得彈簧的壓縮量x和小鐵球上升的最大高度H.
③B同學完成步驟①后,接著進行了如圖丙的實驗:交過根彈簧放在水平桌面上,一端固定在豎直的墻上,另一端被小鐵球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球從高為h的桌面上水平拋出,拋出的水平距離為L.

(1)A、B兩位同學進行圖甲所示的實驗目的是為了確定什么物理量?請用m、d、g表示所求的物理量______.
(2)如果成立,那么
A同學測出的物理理x與d、H的關系式是:x=______
【答案】分析:(1)根據(jù)重力與彈簧的彈力平衡,借助于胡克定律,即可求解;
(2)A同學運用彈簧的彈性勢能轉化為重力勢能來測量形變量,而B同學則是運用彈簧的彈性勢能轉化為動能,并借助于做平拋運動來算出初速度,從而即可求解;
(3)分別從實驗過程中,去分析影響實驗結果的因素,從而提高實驗的準確性.
解答:解:(1)A、B兩位同學進行圖甲所示的實驗都進行形變量的測量,目的是為了確定彈簧的勁度系數(shù);根據(jù)胡克定律,則有
(2)A同學運用物體在彈簧的彈力作用下,將彈簧勢能轉化為
(3)A同學,根據(jù)彈簧的彈性勢能轉化為重力勢能,
則有:
,
由上解得:
B同學,彈簧的彈性勢能轉化為動能,而動能則借助于平拋運動來測得初速度.
則由水平位移與豎直高度可得水平初速度:,
所以:
解得:
而這兩位同學均有誤差出現(xiàn),A同學:不易精確確定小球上升的最大高度,而且小球上升時有可能與塑料管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦從而帶來實驗誤差.
B同學:實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦會給實驗帶來誤差.
故答案為:(1)確定彈簧的勁度系數(shù)k;
(2);
(3)A同學實驗時,不易精確確定小球上升的最大高度,
而且小球上升時有可能與塑料管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦從而帶來實驗誤差.
B同學實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦會給實驗帶來誤差.
點評:本題考查如何測量彈簧的形變量,并通過不同的實驗去設計、測量,并處理數(shù)據(jù),最后數(shù)據(jù)誤差分析,從而激發(fā)學生的學習興趣.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

通過“探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間的關系”實驗,我們知道:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力F與形變量x成正比,并且不同彈簧,其勁度系數(shù)也不同.某中學的探究學習小組從資料中查到:彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的材料和形狀有關.該學習小組想研究彈簧的勁度系數(shù)與彈簧原長的關系,現(xiàn)有A,B,C,D四根材料和粗細完全相同僅長度不同的彈簧.
(1)學習小組的同學們經(jīng)過思考和理論推導,認為彈簧的勁度系數(shù)可能與彈簧原長成反比,就這一環(huán)節(jié)而言,屬于科學探究中的哪個環(huán)節(jié)
C
C
(填序號).
A.分析與論證   B.進行實驗與收集證據(jù)    C.猜想與假設     D.制定計劃與設計實驗
(2)為驗證看法的正確性,可通過實驗完成,實驗器材除上述彈簧和已知質量的幾個鉤碼外,還需要的實驗器材是
鐵架臺
鐵架臺
、
刻度尺
刻度尺

(3)探究學習小組進行實驗記錄的數(shù)據(jù)如下表所示.(g=10m/s2
原長 鉤碼質量 彈簧長度 彈簧伸
長量x
彈簧勁度
系數(shù)k
彈簧A 10.00cm 0.3kg 13.00cm 3.00cm 100N/m
彈簧B 15.00cm 0.1kg 16.49cm 1.49cm 67.1N/m
彈簧C 20.00cm 0.2kg 24.00cm 4.00cm 50N/m
彈簧D 30.00cm 0.1kg 32.99cm 2.99cm 33.4N/m
請完成上表,從中得出的結論為:
在實驗允許的誤差范圍內(nèi),彈簧的勁度系數(shù)與彈簧原長成反比
在實驗允許的誤差范圍內(nèi),彈簧的勁度系數(shù)與彈簧原長成反比

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2007?廣州一模)理論分析可得出彈簧的彈性勢公式EP=
1
2
kx2
(式中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧長度的變化量).為驗證這一結論,A、B兩位同學設計了以下的實驗:
①兩位同學首先都進行了如圖甲所示的實驗:將一根輕質彈簧豎直掛起,在彈簧的另一端掛上一個已知質量為m的小鐵球,穩(wěn)定后測得彈簧伸長d.
②A同學完成步驟①后,接著進行了如圖乙的實驗:將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上,并把小鐵球放在彈簧上,然后豎直在套上一根帶有插銷孔的長透明塑料管,利用插銷壓縮彈簧.拔掉插銷時,彈簧對小球做功,使小球彈起,測得彈簧的壓縮量x和小鐵球上升的最大高度H.
③B同學完成步驟①后,接著進行了如圖丙的實驗:交過根彈簧放在水平桌面上,一端固定在豎直的墻上,另一端被小鐵球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球從高為h的桌面上水平拋出,拋出的水平距離為L.

(1)A、B兩位同學進行圖甲所示的實驗目的是為了確定什么物理量?請用m、d、g表示所求的物理量
k=
mg
d
k=
mg
d

(2)如果EP=
1
2
kx2
成立,那么
A同學測出的物理理x與d、H的關系式是:x=
2dH
2dH

B同學測出的物理量x與d、h、L的關系式是:x=
L
d
2h
L
d
2h

(3)試分別分析兩位同學實驗誤差的主要來源
A同學實驗時,不易精確確定小球上升的最大高度,
而且小球上升時有可能與塑料管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦從而帶來實驗誤差.
B同學實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦會給實驗帶來誤差.
A同學實驗時,不易精確確定小球上升的最大高度,
而且小球上升時有可能與塑料管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦從而帶來實驗誤差.
B同學實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦會給實驗帶來誤差.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

通過“探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間的關系”實驗,我們知道:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力F與形變量x成正比,并且不同彈簧,其勁度系數(shù)也不同.某中學的探究學習小組從資料中查到:彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的材料和形狀有關.該學習小組想研究彈簧的勁度系數(shù)與彈簧原長的關系,現(xiàn)有A,B,CD四根材料和粗細完全相同僅長度不同的彈簧.

(1)學習小組的同學們經(jīng)過思考和理論推導,各自提出了自己的看法,其中甲同學認為彈簧的勁度系數(shù)可能與彈簧長度成正比,乙同學認為彈簧的勁度系數(shù)可能與彈簧原長成反比,甲、乙有一名同學的看法是正確的.你認為正確的是________(填“甲”或“乙”),就這一環(huán)節(jié)而言,屬于科學探究中的哪個環(huán)節(jié)________(填序號).

A.分析與論證                    B.進行實驗與收集證據(jù)

C.猜想與假設                               D.制定計劃與設計實驗

(2)為驗證甲、乙誰的看法正確,可通過實驗完成,實驗器材除上述彈簧和已知質量的幾個鉤碼外,還需要的實驗器材是________.

(3)探究學習小組進行實驗記錄的數(shù)據(jù)如下表所示.

實驗數(shù)據(jù)記錄(g=10 m/s2)

 

原長

鉤碼質量

彈簧長度

彈簧伸

長量x

彈簧勁度

系數(shù)k

彈簧A

10.00 cm

0.3 kg

13.00 cm

3.00 cm

100 N/m

彈簧B

15.00 cm

0.1 kg

16.49 cm

1.49 cm

67.1 N/m

彈簧C

20.00 cm

0.2 kg

24.00 cm

彈簧D

30.00 cm

0.1 kg

32.99 cm

2.99 cm

33.4 N/m

請完成上表,從中得出的結論為:________.

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科目:高中物理 來源:2012年人教版高中物理必修二7.5探究彈性勢能的表達式練習卷(解析版) 題型:實驗題

通過理論分析可得出彈簧的彈性勢能公式Epkl2(式中k為彈簧的勁度系數(shù),l為彈簧長度的變化量).為驗證這一結論,A、B兩位同學設計了以下的實驗:

①兩位同學首先都進行了如圖7甲所示的實驗:將一根輕質彈簧豎直掛起,在彈簧的另一端掛上一個已知質量為m的小鐵球,穩(wěn)定后測得彈簧伸長d.②A同學完成步驟①后,接著進行了如圖乙所示的實驗:將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上,并把小鐵球放在彈簧上,然后豎直地套上一根帶有插銷孔的長透明塑料管,利用插銷壓縮彈簧.拔掉插銷時,彈簧對小球做功,使小球彈起,測得彈簧的壓縮量l和小鐵球上升的最大高度H.③B同學完成步驟①后,接著進行了如圖丙所示的實驗:將這根彈簧放在水平桌面上,一端固定在豎直墻上,另一端被小鐵球壓縮,測得壓縮量為l,釋放彈簧后,小鐵球從高為h的桌面上水平拋出,拋出的水平距離為L.

 (1)A、B兩位同學進行圖甲所示的實驗目的是為了確定什么物理量?請用m、d、g表示所求的物理量____________________.

(2)如果Epkl2成立,

A同學測出的物理量l與d、H的關系式是:l=____________.

B同學測出的物理量l與d、h、L的關系式是:l=__________.

(3)試分別分析兩位同學實驗誤差的主要來源

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