某学习小组欲利用气垫导轨做“弹簧劲度系数一定时探究弹簧弹性势能与弹簧形变长度的关系”实验，实验装置如图1所示。主要实验步骤如下：a．轻弹簧左端固定在导轨左端，右-组卷网

实验题适中0.65 引用2 组卷230

某学习小组欲利用气垫导轨做“弹簧劲度系数一定时探究弹簧弹性势能与弹簧形变长度的关系”实验，实验装置如图1所示。主要实验步骤如下：

a．轻弹簧左端固定在导轨左端，右端紧靠质量m=0.4 kg的滑块，但不拴接。
b．用游标卡尺测量固定在滑块上遮光条的宽度d，其示数如图2所示，则d=___________mm。
c．打开气源，滑块放在导轨上，反复调节气垫导轨，推动滑块，依次通过两个光电门，直至___________，说明气垫导轨已经调至水平了。
d．向左推滑块使弹簧压缩x₁=1.00 cm，然后释放滑块，记下遮光条通过光电门1的遮光时间t₁=8.4×10^–3s，则滑块离开弹簧时的速度v₁=___________m/s。（结果保留两位有效数字）
e．多次改变弹簧的压缩长度x，重复实验，分别记录遮光时间t，获得多组实验数据和对应的处理数据如下表，请在表格中填写对应的弹性势能E_p。

x/cm	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
t/ms	8.40	4.19	2.79	2.09	1.69	1.39
m/J	0.05	0.20	0.45	0.81	1.24	1.83
E_p/J	___________	___________	___________	___________	___________	___________

请你在图3中建立合适的坐标并画出能直观反映出弹性势能E_p与弹簧形变长度x关系的图线___________。根据图线得出结论：___________。

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知识点：弹簧弹力做功与弹性势能的变化答案解析【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！

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某物理活动小组想利用一根压缩的弹簧弹开带有遮光片的滑块来探究弹簧的弹性势能与形变量之间的关系，装置如图所示。将带有刻度尺的气垫导轨水平固定在桌面上，弹簧的左端固定在挡板上，弹簧左端对应刻度尺位置坐标为零，右端与滑块刚好接触（但不连接，弹簧为原长），记录弹簧原长位置

，现让滑块压缩弹簧至P点并锁定，P点位置坐标记为

，然后在气垫导轨大于弹簧原长的某处固定光电门（滑块经过光电门已经脱离弹簧）。实验步骤如下：

（1）实验开始前调节气垫导轨的四角水平定位仪使气垫导轨保持水平，并用游标卡尺测量遮光片的宽度d；
（2）将光电门连接计时器，解除弹簧锁定，滑块被弹开并沿木板向右滑动，计时器记录遮光片通过光电门的时间△t，若已知遮光片与滑块总质量为m，则弹簧的弹性势能E_p=_________（用物理量符号表示）；

E_p/J	/m	/m²
0.49	0.10	0.01
1.99	0.20	0.04
4.48	0.30	0.09
7.98	0.40	0.16
12.48	0.50	0.25

（3）改变P点的位置，记录弹簧形变量

的数值，多次重复步骤（2），通过计算得到多组E_p值，实验测得的数据如下表所示，分析数据可知，弹簧的弹性势能与弹簧的形变量的关系是_______（填“线性的”或“非线性的”）；
（4）设弹簧的劲度系数为k，弹簧的形变量为x，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧的弹性势能的表达式可能是( )
A.

（5）理论上分析，步骤（2）中计算得到的结果比弹簧的实际弹性势能值稍微小一些，产生这种结果的可能原因是________________________________________。

某实验小组探究轻质弹簧弹性势能与其形变量关系的实验装置如图甲所示。气垫导轨固定在水平桌面上，原长L=20cm的轻质弹簧一端固定在气垫导轨右端的挡板上，处于原长时另一端刚好与带有遮光条的滑块接触。弹簧与滑块不拴接，滑块处于静止状态。向右推动滑块压缩弹簧，然后将滑块由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间为t。已知遮光条及滑块的总质量M=0.5kg，遮光条的宽度d=8mm。不考虑滑块反弹，弹簧始终在弹性限度内。

（1）将实验中的轻质弹簧竖直悬挂，在其下端挂上一个质量为200g的重物。弹簧左侧刻度尺的零刻线与弹簧上端对齐。重物稳定时弹簧末端指针的位置如图乙所示。指针所指的刻度值为___________cm；弹簧的劲度系数k=___________N/m。（取g=10m/s²）

（2）若某次实验中，测得遮光条经过光电门的挡光时间t=0.005s，则滑块经过光电门时的速度大小v=___________m/s；释放滑块时弹簧储存的弹性势能为___________J。
（3）实验小组将所测弹簧的形变量△L及相应弹性势能E_p的实验数据填在下表中。实验小组观察数据后，预测弹簧的弹性势能与其相应的形变量的平方成线性关系。请你在图丙坐标纸上补齐未画出的数据点，并绘出E_p—△L²图线。( )

△L/（10^-2m）	2	4	6	8	10
E_p/（10^-2J）	3.9	15.9	32.8	63.8	99.7

（4）E_p-△L²图线的斜率为___________N/m。（结果保留三位有效数字）
（5）通过以上实验可得出结论：在误差允许的范围内，弹簧的弹性势能E_p=___________。（用k和△L表示）

某同学查阅资料得知弹簧弹性势能的表达式为

（其中k是弹簧的劲度系数，x是形变量），他想通过下图所示的实验装置加以验证。有一轻质弹簧水平放置在气垫导轨上，左端固定，弹簧处于原长时另一端在O点处，右端紧靠滑块，但不连接。

(1)其探究步骤如下：
①按图1所示安装好实验装置；
②用游标卡尺测量固定在滑块上的遮光条宽度d，其示数如图2所示，则d＝____mm；
③打开气源，将滑块放在导轨上，调节气垫导轨使之水平；
④滑块压缩弹簧至位置A（记下此时弹簧的压缩量x₁）后由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间 t₁＝8×10^－³s，则滑块离开弹簧时的速度v₁＝_____m/s（结果保留两位有效数字）；
⑤重复以上步骤分别求得物体离开弹簧时的速度大小，v₁取平均值；
⑥改变A点的位置，重复上面的实验，分别得到多组 x、v的值；
(2)如果弹性势能的表达式为

，摩擦阻力不计，则物体离开弹簧时的速度v随弹簧压缩量x的变化图线应该是______________。

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