1、探究彈簧問題的實驗,龐留根 呂叔湘中學 2007年7月 Email: ,合肥市2007年教學質(zhì)量檢測一14 07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(diào)研測試13 07年佛山市教學質(zhì)量檢測12,探究彈簧問題的實驗,合肥市2007年教學質(zhì)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(shù)據(jù)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(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標紙上作出彈簧指

2、針所指的標尺刻度x與鉤碼質(zhì)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(guī)格彈簧的勁度系數(shù)k= N/m （保留三位有效數(shù)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(zhuǎn)動的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球?，F(xiàn)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(zhuǎn)化為對小球 能的測量，進而轉(zhuǎn)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(shù)和形變量的關系，除以上器

3、材外，還準備了兩個輕彈簧，所有彈簧的勁度系數(shù)均不相同。試設計記錄數(shù)據(jù)的表格。,天平,刻度尺,重力勢能,質(zhì)量,上升高度,見下頁,壓縮量x= cm，小球的質(zhì)量m= kg,小球的質(zhì)量m= kg，彈簧A,07年1月蘇州市教學調(diào)研測試13,13.（12分）某同學在資料上發(fā)現(xiàn)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(shù)，m為振子的質(zhì)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(zhì)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(fā)出的細光束時，傳感器B因接收不到光線就產(chǎn)生一個電信號，輸入

4、電腦后經(jīng)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(fā)射出質(zhì)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(tǒng)在振動過程中，所具有的最大動能,（2）系統(tǒng)在振動過程中，每一個周期有兩次通過平衡 位置，產(chǎn)生兩個電信號，所以振動周期T=2T0,（3）由系統(tǒng)周期公式,由彈性勢能公式,系統(tǒng)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(zhì)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(shù)較大的輕質(zhì)彈簧T的彈性勢能與其壓縮量之間的關系。圖中

5、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

6、的距離L； 反復調(diào)節(jié)盒C的位置，使其運動軌跡平面與光滑軌道在同一平面內(nèi)，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(shù)； 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(shù)據(jù)，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(zhì)量m、重盒C的質(zhì)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(zhì)量和重盒的質(zhì)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(shù)；,改變彈簧壓縮量，重復實驗若干次。,題目,解 (4). 還應注意：,