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【某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中,弹力做的功W=12kx2”.他设计了如下的实验来验证这个结论.A.将一弹簧的下端固定在地】
更新时间: 2025-08-26 17:50:48
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问题描述:

某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中,弹力做的功W=12kx2”.他设计了如下的实验来验证这个结论.

A.将一弹簧的下端固定在地面上,在弹簧附近竖直地固定一刻度尺,当弹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,如图甲所示.

B.用弹簧测力计拉着弹簧上端竖直向上缓慢移动,当弹簧测力计的示数为F时,弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x2,如图乙所示.则此弹簧的劲度系数k=___.

C.把实验桌放到弹簧附近,将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上,使滑轮正好在弹簧的正上方,用垫块垫起长木板不带滑轮的一端,如图丙所示.

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的结果如图丁所示,则d=___mm.

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,测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为△t1和△t2.左右改变垫块的位置,重复实验,直到△t1=△t2,以后的操作中保持木板和垫块的位置不变.

F.用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连,将小车拉到光电门B的上方某处,此时弹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,如图丙所示.由静止释放小车,测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为△t1′和△t2′.

在实验误差允许的范围内,若12k(x3-x1)2=___(用实验中测量的符号表示),就验证了W=12kx2的结论.

林作铨回答:
  B、根据胡克定律:F=k△x可知,弹簧的劲度系数:k=Fx2-x1,D、由图示游标卡尺可知,其读数为:3mm+5×0.1mm=3.5mm;F、小车通过光电门A和B时,平均速度代替瞬时速度:vA=d△t1′,vB=d△t2′,由动能定理得:W=12k(...
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