论文部分内容阅读
摘 要: 弹性势能是高中物理中很重要的物理量,在高考考纲中没有要求测弹性势能这个实验,但高考对弹性势能考查的试题很多,本文归纳近几年高考对弹性势能的考查。
关键词: 弹性势能 高考 解题策略
发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功,说明它具有能量,物理学中把物体因为发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。高中教材就给了这个定义,没有给出弹性势能的公式。高考中考查弹簧的试题很多。本文重点探讨高考对弹簧的弹性势能的考查。
1.测量弹簧的弹性势能
1.1结合平抛运动,测量弹簧的弹性势能。
(2013全国新课标理综II)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好位于桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题:
(1)本实验认为弹簧被压缩后的弹性势能E与小球抛出时的动能E相等。已知重力加速度大小为g。为求得E,至少需要测量下列物理量中的?摇 ?摇(填正确答案标号)。
A.小球的质量
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为?摇 ?摇m/s。比较两纸带可知,?摇 ?摇(填“M”或“L”)纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
解析:(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩,测量弹簧的压缩量,然后把纸带向左拉直,再接通打点计时器,等打点稳定后,再松手释放物块,使其向右运动,因此步骤为④①③②。(2)由于物块离开弹簧时的速度最大,因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v==1.29m/s。由于弹簧压缩量越大,弹性势能越大,因此推开物块后,弹簧弹性势能转化成物块的动能越多,物块离开弹簧后获得的速度越大,打的点间距越大,因此M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
2.2利用光电门实验装置,探究弹簧的弹性势能。
(2014广东卷)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。
①图(a)所示,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表。由数据算得劲度系数k=?摇 ?摇N/m。(g取9.80m/s)
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小?摇 ?摇。
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为?摇 ?摇。
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图(c)。由图可知,v与x成?摇 ?摇关系。由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的?摇 ?摇成正比。
②滑块离开弹簧后做匀速直线运动,故滑块通过两个光电门时的速度相等。
③在该过程中弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。
④图线是过原点的倾斜直线,所以v与x成正比;弹性势能转化为动能,即E即弹性势能与速度平方成正比,则弹性势能与压缩量平方成正比。
从上面的例题可以看出,高考试题对弹性势能的考查,大部分都是考查机械能守恒定律,把弹簧的弹性势能转化为物体的动能,再结合平抛或匀速运动,进而测量弹簧的弹性势能或者探究弹簧的弹性势能。
关键词: 弹性势能 高考 解题策略
发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功,说明它具有能量,物理学中把物体因为发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。高中教材就给了这个定义,没有给出弹性势能的公式。高考中考查弹簧的试题很多。本文重点探讨高考对弹簧的弹性势能的考查。
1.测量弹簧的弹性势能
1.1结合平抛运动,测量弹簧的弹性势能。
(2013全国新课标理综II)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好位于桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题:
(1)本实验认为弹簧被压缩后的弹性势能E与小球抛出时的动能E相等。已知重力加速度大小为g。为求得E,至少需要测量下列物理量中的?摇 ?摇(填正确答案标号)。
A.小球的质量
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
![](/img/pic.php?url=http://img1.qikan.com/qkimages/wjlt/wjlt201696/wjlt20169603-2-l.jpg)
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为?摇 ?摇m/s。比较两纸带可知,?摇 ?摇(填“M”或“L”)纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
解析:(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩,测量弹簧的压缩量,然后把纸带向左拉直,再接通打点计时器,等打点稳定后,再松手释放物块,使其向右运动,因此步骤为④①③②。(2)由于物块离开弹簧时的速度最大,因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v==1.29m/s。由于弹簧压缩量越大,弹性势能越大,因此推开物块后,弹簧弹性势能转化成物块的动能越多,物块离开弹簧后获得的速度越大,打的点间距越大,因此M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
2.2利用光电门实验装置,探究弹簧的弹性势能。
(2014广东卷)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。
①图(a)所示,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表。由数据算得劲度系数k=?摇 ?摇N/m。(g取9.80m/s)
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小?摇 ?摇。
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为?摇 ?摇。
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图(c)。由图可知,v与x成?摇 ?摇关系。由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的?摇 ?摇成正比。
②滑块离开弹簧后做匀速直线运动,故滑块通过两个光电门时的速度相等。
③在该过程中弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。
④图线是过原点的倾斜直线,所以v与x成正比;弹性势能转化为动能,即E即弹性势能与速度平方成正比,则弹性势能与压缩量平方成正比。
从上面的例题可以看出,高考试题对弹性势能的考查,大部分都是考查机械能守恒定律,把弹簧的弹性势能转化为物体的动能,再结合平抛或匀速运动,进而测量弹簧的弹性势能或者探究弹簧的弹性势能。