Question

【題目】某興趣小組的同學看見一本物理書上說“在彈性限度內，勁度系數為k的彈簧，形變量為x時彈性勢能為Ep＝kx2”，為了驗證該結論就嘗試用“研究加速度與合外力、質量關系”的實驗裝置(如圖甲)設計了以下步驟進行實驗．

實驗步驟：

A．水平桌面上放一長木板，其左端固定一彈簧，通過細繩與小車左端相連，小車的右端連接打點計時器的紙帶；

B．將彈簧拉伸x后用插銷鎖定，測出其伸長量x；

C．打開打點計時器的電源開關后,拔掉插銷解除鎖定，小車在彈簧作用下運動到左端；

D．選擇紙帶上某處的A點測出其速度v；

E．取不同的x重復以上步驟多次，記錄數據并利用功能關系分析結論．

實驗中已知小車的質量為m，彈簧的勁度系數為k，則：

(1)長木板右端墊一小物塊，其作用是________；

(2)如圖乙中紙帶上A點位置應在________(填s1、s2、s3)的段中取；

(3)若Ep＝kx2成立，則實驗中測量出物理量x與m、k、v關系式是x＝________．

Answer 1

【答案】(1)平衡摩擦力 (2)s2 (3) v

【解析】①本實驗的原理是將彈簧的彈性勢能轉化為小車的動能，長木板右端墊一小物塊，其作用是平衡摩擦力；

②根據實驗原理，點間距均勻，為勻速直線運動階段，說明速度達到最大，故紙帶上A點位置應在s2段；

③根據能量守恒，有Ep＝kx2＝mv2，解得：x＝v.