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为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知:“弹簧的弹性势能Ep=12kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量”.某同学用压缩的弹簧推静止的小球
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更新时间:2024-04-25 23:16:20
问题描述:

为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知:“弹簧的弹性势能Ep=12kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量”.某同学用压缩的弹簧推静止的小球(已知质量为m)运动来探究这一问题.为了研究方便,把小铁球O放在水平桌面上做实验,让小铁球O在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功.

该同学设计实验如下:

(1)如图甲所示,将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O,静止时测得弹簧的形变量为d.在此步骤中可求得弹簧劲度系数k,则k=___(用m、d、g表示).

(2)如图乙所示,将这根弹簧水平放在光滑桌面上,一端固定在竖直墙面,另一端与小铁球接触,用力推小铁球压缩弹簧;小铁球静止时测得弹簧压缩量为x,撤去外力后,小铁球被弹簧推出去,从水平桌面边沿抛出落到水平地面上.

(3)测得水平桌面离地高为h,小铁球落地点离桌面边沿的水平距离为L,则小铁球被弹簧弹出的过程中初动能Ek1=___,末动能Ek2=___(用m、h、L、g表示);弹簧对小铁球做的功W=___(用m、x、d、g表示).对比W和(Ek2-Ek1)就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即:“在实验误差范围内,外力所做的功等于物体动能的变化”.

陈巍回答:
  (1)当小球静止时,有mg=kd,可得k=mgd.(3)将弹簧压缩x后释放,小球O初动能Ek1=0;小球离开桌面后,以初速度v0做平抛运动,则有L=v0t,h=12gt2可得v0=Lg2h则小球末动能Ek2=12mv02=mgL24h根据功能关系得:弹簧对...
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