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11.理論分析可得出彈簧的彈性勢能公式EP=12kx2 (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(jié)論,A、B兩位同學(xué)設(shè)計了以下的實驗:①兩位同學(xué)首先都進行了如圖甲所示的實驗:將一根輕質(zhì)彈簧豎直掛起,在彈簧的另一端掛上一個已知質(zhì)量為m的小鐵球,穩(wěn)定后測得彈簧伸長d.

②A同學(xué)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,測得彈簧的壓縮量和小鐵球上升的最大高度H.
③B同學(xué)完成步驟①后,接著進行了如圖丙的實驗:將這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(xué)進行如圖甲所示的實驗?zāi)康氖菫榱舜_定什么物理量?確定彈簧的勁度系數(shù),請用m、d、g表示所求的物理量mginhiqur
(2)如果EP=12kx2 成立,那么A同學(xué)測出的物理量x與d、H的關(guān)系式是:x=2dH,B同學(xué)測出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是:x=L\fracgpukltf2h
(3)試分別分析A、B兩位同學(xué)中,其中一位同學(xué)的實驗誤差的主要來源A同學(xué)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(xué)實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦?xí)o實驗帶來誤差.

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(xué)運用彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能來測量形變量,而B同學(xué)則是運用彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)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(jié)果的因素,從而提高實驗的準確性

解答 解:(1)A、B兩位同學(xué)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k=mgx,則有k=mgywmrsty
(2)A同學(xué)運用物體在彈簧的彈力作用下,將彈簧勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能
(3)A同學(xué),根據(jù)彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能,
則有:12kx2=mgH
k=mggoafvsh
由上解得:x=2dH
B同學(xué),彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)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:v0=L2hg=L g2h,
所以:12k( mglkhijgp2=12m(Lg2h2
解得:x=L\fracjtugsyk2h 而這兩位同學(xué)均有誤差出現(xiàn),A同學(xué):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(xué):實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦?xí)o實驗帶來誤差.
故答案為:(1)mgsrolbjr(2)2dH,L\fracjifgwiu2h;(3)A同學(xué)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(xué)實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦?xí)o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(shè)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

練習(xí)冊系列答案
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A.物塊2在桌面上可能先做勻加速運動后做勻速運動
B.兩物塊都在傳送帶上時,它們所受的摩擦力一定不相等
C.兩物塊任何時刻的速度和加速度都相等
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3.關(guān)于力和運動的關(guān)系,下列說法中正確的是( �。�
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