Question

（2009?茂名一模）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．現(xiàn)在利用這些器材測定彈簧被壓縮時的彈性勢能．
（1）還需要的器材是

天平

、

刻度尺

．
（2）以上測量實際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對

重力勢

能的測量，進而轉(zhuǎn)化為對

質(zhì)量

和

上升高度

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

分析：由題，水平軌道與圓弧軌道均是光滑的，用小球壓縮彈簧，再將彈簧釋放，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，根據(jù)機械能守恒定律分析需要的器材．實際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對重力勢能的測量，根據(jù)重力勢能的計算公式確定需要直接測量的物理量．

解答：解：（1）用小球壓縮彈簧，再將彈簧釋放，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，由于水平軌道與圓弧軌道均是光滑的，只有彈簧的彈力和重力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律得，彈簧的彈性勢能E_p=mgh，因此需要用天平測量小球的質(zhì)量m，用刻度尺測量小球在光滑圓弧軌道上上升的高度h．
（2）根據(jù)機械能守恒可知，實際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對重力勢能的測量，根據(jù)重力勢能的計算公式E_p=mgh，可知需要直接測量的物理量是質(zhì)量、上升高度．
（3）設(shè)計表格如下：
小球的質(zhì)量m=               kg，彈簧A（勁度系數(shù)一定，研究彈性勢能與壓縮量關(guān)系）

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（壓縮量一定，研究彈性勢能與勁度系數(shù)關(guān)系）

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

故答案為：（1）天平，刻度尺；
（2）重力勢，質(zhì)量，上升高度；
（3）設(shè)計表格如上．

點評：本題采用等效替代的思維方法，將不容易測量的量轉(zhuǎn)化為容易測量的量；記錄數(shù)據(jù)表格的設(shè)計要通過實際做實驗去訓(xùn)練．