某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的*簧从伸长量为x到恢复原长过程中,*力做的功w=kx2”.他设计了如下...
问题详情:
某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的*簧从伸长量为x到恢复原长过程中,*力做的功w=kx2”.他设计了如下的实验来验*这个结论.
A.将一轻质*簧的下端固定在地面上,在*簧附近竖直地固定一刻度尺,当*簧在竖直方向静止不动时其上端在刻度尺上对应的示数为x1,如图*所示.
B.用*簧测力计拉着*簧上端竖直向上缓慢移动,当*簧测力计的示数为F时,*簧上端在刻度尺上对应的示数为x2,如图乙所示.则此*簧的劲度系数k= ..
C.把实验桌放到*簧附近,将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上,使滑轮正好在*簧的正上方,用垫块垫起长木板不带滑轮的一端,如图*所示(未放小车时).
D.用天平测得小车(带有遮光条)的质量为M,用游标卡尺测遮光条宽度d.
E.打开光电门的开关,让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动(未连*簧),测得小车通过光电门B和A时遮光时间分别为△t1、△t2,改变垫块的位置,重复调节,直到△t1=△t2时保持木板和垫块的位置不变.
F.用细线通过滑轮将*簧和小车相连,将小车拉到光电门B的上方某处,此时*簧上端在刻度尺上对应的示数为x3,已知(x3﹣x1)小于光电门A、B之间的距离,如图*所示.由静止释放小车,测得小车先后通过两光电门的时间分别为△t1′、△t2′.则在实验误差允许的范围内,若k(x3﹣x1)2= (用实验中测量的符号表示)就验*了W=kx2的结论.
【回答】
解:根据胡克定律得*簧的劲度系数为:;
根据动能定理,*簧*力做功等于小车动能的增加量.
因重力做功与摩擦力做功之和为零,
那么当小车开始的动能为零,到达A时动能的增加量等于*力做功.
小车通过光电门A时,平均速度代替瞬时速度,vA=,经过B点的速度为
由动能定理得:W=k(x3﹣x1)2=;
故*为:;
知识点:动能和动能定律
题型:实验,探究题