探究彈簧問題的實驗 龐留根呂叔湘中學2007年7月email dyszplg 合肥市2007年教學質量檢測一1407年廣東普寧市華僑中學三模卷13 2 07年1月蘇州市教學調研測試1307年佛山市教學質量檢測12 探究彈簧問題的實驗 合肥市2007年教學質量檢測一14 14 幾個同學合作如圖甲所示裝置探究 彈力和彈簧伸長的關系 彈簧的上端與標尺的零刻度對齊 他先讀出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度 然后在彈簧下端掛上鉤碼 并逐個增加鉤碼 依次讀出指針所指的標尺刻度 所得數據列表如下 彈簧始終未超過彈性限度 重力加速度g 9 8m s2 1 根據所測數據 在圖乙所示的坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與鉤碼質量m的關系曲線 2 作出的圖線與軸交點的縱坐標值的物理意義是 這種規格彈簧的勁度系數k n m 保留三位有效數字 彈簧的自然長度 原長 為6cm 26 0 07年廣東普寧市華僑中學三模卷13 2 13 2 如圖光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切 輕彈簧的一端固定在軌道的左端 op是可繞o點轉動的輕桿 且擺到某處就能停在該處 另有一小鋼球 現在利用這些器材測定彈簧被壓縮時的彈性勢能 還需要的器材是 以上測量實際上是把對彈性勢能的測量轉化為對小球能的測量 進而轉化為對小球和的直接測量 為了研究彈簧的彈性勢能與勁度系數和形變量的關系 除以上器材外 還準備了兩個輕彈簧 所有彈簧的勁度系數均不相同 試設計記錄數據的表格 天平 刻度尺 重力勢能 質量 上升高度 見下頁 壓縮量x cm 小球的質量m kg 小球的質量m kg 彈簧a 07年1月蘇州市教學調研測試13 13 12分 某同學在資料上發現彈簧振子的周期公式為 彈簧的彈性勢能公式為 式中k為彈簧的勁度系數 m為振子的質量 x為彈簧的形變量 為了驗證彈簧的彈性勢能公式 他設計了如圖甲所示的實驗 輕彈簧的一端固定在水平光滑木板一端 另一端連接一個質量為m的滑塊 滑塊上豎直固定一個擋光條 每當擋光條擋住從光源a發出的細光束時 傳感器b因接收不到光線就產生一個電信號 輸入電腦后經電腦自動處理就能形成一個脈沖電壓波形 開始時滑塊靜止在平衡位置恰好能擋住細光束 在木板的另一端有一個彈簧槍 發射出質量為m 速度為v0的一個彈丸 彈丸擊中木塊后留在木塊中一起做簡諧振動 2t0 解見下頁 解 1 由動量守恒定律mv0 m m v 系統在振動過程中 所具有的最大動能 2 系統在振動過程中 每一個周期有兩次通過平衡位置 產生兩個電信號 所以振動周期t 2t0 3 由系統周期公式 由彈性勢能公式 系統振動過程中彈簧的最大彈性勢能為 題目 07年佛山市教學質量檢測12 12 某同學準備利用如圖所示的裝置探究勁度系數較大的輕質彈簧t的彈性勢能與其壓縮量之間的關系 圖中b為一固定在桌面 帶有刻度的平直光滑導軌 小盒c用輕繩懸掛于o點 彈簧t左端固定 用小球a沿導軌b向右擠壓彈簧 釋放后球a彈出 射入一較重的小盒c中與小盒c一起向右擺動 擺動的最大角度 可以被準確測出 球a射入盒c后兩者的重心重合 重心距懸點o的距離為l 試問 1 欲完成此探究實驗 該同學在實驗過程中除了要測量最大擺角 和重心距懸點o的距離l外 還需要測量哪些物理量 寫出這些物理量及其字母代號 第3頁 2 通過上述的物理量可求出彈簧t將球a彈出時釋放的彈性勢能ep 寫出其計算表達式 無需書寫推導過程 3 下面是本實驗中的幾個步驟 按實驗裝置安裝好器材 用刻度尺測定c的重心到懸點o的距離l 反復調節盒c的位置 使其運動軌跡平面與光滑軌道在同一平面內 且盒c靜掛 開口正對導軌末端 a c兩者重心同高 用球a壓縮彈簧 使其重心處于軌道的某一刻度線上 記錄此時的讀數 釋放a球 讓它射入盒c中 一起與c擺動到最大高度 記錄最大擺角 處理數據 得出結論 在上述步驟中還缺少哪些主要步驟 請你寫出來 第4頁 4 該實驗除了要保證光滑導軌水平 小球a能正射入小盒c并與c一起運動以外 還應注意些什么 解 1 還需測量小球a的質量m 重盒c的質量m 彈簧的壓縮量x 2 3 缺少的主要實驗步驟有 用天平稱出小球質量和重盒的質量 用球a接觸彈簧但不壓縮 記錄其重心位置 讀取導軌上相應的讀數 改變彈簧壓縮量 重復實驗若干次 題目 解 4 還應注意 要注