一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,实验如下:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触;桌边悬一重锤,地面垫上白纸。当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示。让钢球向左压缩弹簧一段距离x后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为S。(重力加速度为g)
22.为完成实验,还需下列那些器材
23.(1)请你推导出弹簧的弹性势能EP与小钢球质量m、桌面离地面高度h,水平距离S等物理量的关系式: 。
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离S的实验数据如下表所示:
从上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间的关系:
。
实验中需要测得小球平抛运动竖直高度和水平距离,所以需要复写纸和刻度尺。由和
可求得
,再由动能定理知
。由弹簧的压缩量x和小球的水平位移s的测量值知道x=s,
与
成正比,则
与
成正比。
1.清楚实验的基本原理是机械能守恒。
2.把平抛运动分解在竖直和水平方向上。
3.根据机械能守恒定理或动能定理求得弹性势能关系。
忽略小球从桌面释放做平抛运动时,弹簧处于自然长度。
(1) (2)EP与x2成正比
实验中需要测得小球平抛运动竖直高度和水平距离,所以需要复写纸和刻度尺。由和
可求得
,再由动能定理知
。由弹簧的压缩量x和小球的水平位移s的测量值知道x=s,
与
成正比,则
与
成正比。
1.清楚实验的基本原理是机械能守恒。
2.把平抛运动分解在竖直和水平方向上。
3.根据机械能守恒定理或动能定理求得弹性势能关系。
忽略小球从桌面释放做平抛运动时,弹簧处于自然长度。