热门试卷

气垫导轨是一种常用的实验仪器，它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出，在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫，使滑块悬浮在导轨上．由于气垫的摩擦力极小，滑块在导轨上的运动可很好地近似为没有摩擦的运动．我们可以用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置，以及带有I形挡光条的滑块C、D来测出被压缩弹簧的弹性势能的大小．已知I形挡光条的持续挡光宽度为L，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：

a．调节气垫导轨底座螺母，观察导轨上的气泡仪，使导轨成水平状态；

b．在滑块C、D间放入一个轻质弹簧，用一条橡皮筋捆绑箍住三者成一水平整体，静置于导轨中部；

c．将光电门尽量靠近滑块C、D两端；

d．烧断捆绑的橡皮筋，使滑块C、D在弹簧作用下分离，分别通过光电门A、B；

e．由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时I形挡光条持续挡光的时间tC，以及滑块D第一次通过光电门B时I形挡光条持续挡光的时间tD．

（1）实验中还应测量的物理量是______；

（2）利用上述实验数据写出计算被压缩弹簧的弹性势能Ep的表达式______．

一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为的一小钢球接触。当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示。让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面上，水平距离为。

（1）请你推导出弹簧弹性势能pm、桌面离地面高度、水平距离等物理量的关系式：__________。

（2）弹簧的压缩量与对应的钢球在空中飞行的水平距离的实验数据如下表所示：

根据以上实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能px之间的关系，并说明理由：__________________________________       _______________________________。