Question

如圖所示，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。

圖1

（1）還需要的器材是                、                      。

（2）以上測量實際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對         能的測量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對             和              的直接測量。

（3）為了研究彈簧的彈性勢能與勁度系數(shù)和形變量的關(guān)系，除以上器材外，還準(zhǔn)備了兩個輕彈簧，所有彈簧的勁度系數(shù)均不相同。試設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格。

Answer 1

（1）天平、刻度尺（2）重力勢、質(zhì)量、上升高度（3）見解析。

解析:

因不知道彈性勢能計算公式，應(yīng)采用等效替代的方法，把要測量的彈性勢能轉(zhuǎn)化為便于測量的量。在這個裝置中，若用小鋼球壓縮彈簧至需要的量，然后由靜止釋放小球，彈簧的彈性勢能會轉(zhuǎn)化為小球的動能，進(jìn)而在小球沿圓弧軌道上升的過程中轉(zhuǎn)化為小球的重力勢能。可用對重力勢能的測量來代替對彈性勢能的測量，因此需用天平測量小球的質(zhì)量，用刻度尺測量小球上升的高度。

要尋找彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)和形變量兩個物理量的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法。先保持彈簧的勁度系數(shù)不變，研究彈性勢能與形變量的關(guān)系；再保持形變量不變，研究彈性勢能與勁度系數(shù)的關(guān)系。因此記錄數(shù)據(jù)的表格可設(shè)計成如下兩表：

小球的質(zhì)量m=          Kg，彈簧A

壓縮量x（m）
上升高度h（m）
E=mgh（J）

壓縮量x=          cm，小球的質(zhì)量m=          Kg

彈簧	A	B	C
勁度系數(shù)k（N/m）
上升高度h（m）
E=mgh（J）