某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究*簧的**势能与压缩量的关系。(1)如图(a),将轻质*簧下端固定于铁架...
问题详情:
某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究*簧的**势能与压缩量的关系。
(1)如图(a),将轻质*簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的*簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k=________N/m(g取9.8m/s2)
砝码质量(g) | 50 | 100 | 150 |
*簧长度(cm) | 8.62 | 7.63 | 6.66 |
(2)取下*簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小________。
(3)用滑块压缩*簧,记录*簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离*簧后的速度v,释放滑块过程中,*簧的**势能转化为滑块的动能。重复以上*作,得到v与x的关系如图(c),由上述实验可得结论:对同一根*簧,**势能与*簧的________成正比。
【回答】
(1)50;(2)相等;(3)压缩量的平方。
【解析】(1)由表格数据可知,当砝码质量为50g=0.05kg时,*簧长度为8.62cm=0.0862m,当砝码质量为100g=0.1kg时,*簧长度为7.63cm=0.0763m,设*簧的劲度系数为k,原长为x0,根据胡克定律F=k△x可得:0.05kg×9.8m/s2=k(x0﹣0.0862m);0.1kg×9.8m/s2=k(x0﹣0.0763m);联立两式,解得:k=50N/m;(2)通过光电门来测量瞬时速度,从而获得释放压缩*簧的滑块速度,为使**势能完全转化为动能,则导轨必须水平,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小相等;(3)由题知,释放滑块过程中,*簧的**势能转化为滑块的动能;根据v与x的关系图可知,图线经过原点,且是斜倾直线,则v与x成正比,由动能表达式,动能与速度的大小平方成正比,而速度的大小与*簧的压缩量成正比,因此*簧的**势能与*簧的压缩量的平方成正比;
知识点:动能和势能
题型:实验,探究题
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