Question

某同學(xué)經(jīng)查閱資料得知：彈簧彈性勢能的表達(dá)式為E_P=kx²，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量．為驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，他找來一根勁度系數(shù)未知的輕質(zhì)彈簧和已知質(zhì)量為m的物塊，事先測出物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的值．查，又查出當(dāng)?shù)刂亓�加速度g的值．
（1）在測量實(shí)驗(yàn)所用彈簧的勁度系k時(shí)，若只能選用一個(gè)測量儀器，則可以選擇______．
（2）在測出彈簧的勁度系數(shù)k和物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的值之后，按照圖所示的方式進(jìn)行儀器組裝：彈簧左端固定在墻上，物塊緊靠彈簧右端放置在水平面上，且與彈簧不拴接．在彈簧處于原長的情況下，標(biāo)記物塊左側(cè)邊緣（即彈簧右端）的位置O；然后用水平力推物塊，將彈簧壓縮，標(biāo)記彈簧壓縮最短時(shí)物塊左側(cè)邊緣的位置A；然后突然撤去推力，彈簧將物塊推出，物塊滑行一段距離后停下，標(biāo)記此時(shí)物塊左側(cè)邊緣的位置B．測得OA之間的距離為x₁，OB之間的距離為x₂．在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，若算出______與______的值近似相等，便可視為成功驗(yàn)證了彈簧的彈性勢能表達(dá)式．（用測得的物理量和已知物理量的符號(hào)表示）

Answer 1

解：（1）要驗(yàn)證E_P=kx²，一般是需要測量彈簧的原長和形變量，所以需要用到刻度尺；
（2）該實(shí)驗(yàn)中，用到了物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的值，所以實(shí)驗(yàn)的原理與μ有關(guān)，要考慮實(shí)驗(yàn)的原理可能是使用能量的轉(zhuǎn)化與守恒，即彈簧的彈力做功，轉(zhuǎn)化為物體的機(jī)械能；摩擦力做功機(jī)械能有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．減少的彈性勢能：，摩擦力做功：W=μmg（x₁+x₂），整個(gè)的過程中彈簧的做功與摩擦力做功的總和為0：若
成立，則說明彈簧的彈性勢能為．所以要計(jì)算出與μmg（x₁+x₂）的值近似相等．
故答案為：（1）刻度尺；（2）；μmg（x₁+x₂）
分析：要驗(yàn)證E_P=kx²，一般是需要測量彈簧的原長和形變量，所以需要用到刻度尺；該實(shí)驗(yàn)中，用到了物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的值，所以實(shí)驗(yàn)的原理與μ有關(guān)，比較簡單的思路是使用動(dòng)能定律（能量的轉(zhuǎn)化與守恒），即：，若成立，則可視為成功驗(yàn)證了彈簧的彈性勢能表達(dá)式．
點(diǎn)評：該題使用能量的轉(zhuǎn)化與守恒的思路來探究彈簧的彈性勢能與形變量之間的關(guān)系驗(yàn)證，思路新穎．該類的實(shí)驗(yàn)首先要理清實(shí)驗(yàn)的目的，難度中檔偏難．