某同学查到弹簧的弹性势能
与弹簧的形变量x之间的关系为:
,为了验证此表达式是否正确,他进行了如下实验:
⑴如图甲所示,将一弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上,一指针固定在弹簧下端,刻度尺竖直固定在弹簧一侧,刻度尺零刻线与弹簧上端点对齐。测量弹簧原长时,指针指示刻度如图乙所示,则弹簧原长 cm。
⑵他依次在弹簧下端挂上钩码,同时测得弹簧静止时相应的形变量,记录钩码质量m和对应的弹簧形变量x的数据,得到的 图像如图丙所示。
⑶取重力加速度 ,由图像可得弹簧的劲度系数为 。(计算结果保留2位有效数字)
⑷测得一带指针的小滑块质量为 。
⑸他将气垫导轨调成水平,弹簧一端固定在气垫导轨左侧,刻度尺固定在气垫导轨上方,如图丁所示。
⑹启动充气泵,用小滑块将弹簧压缩 后由静止释放,弹簧将小滑块弹出,对小滑块在气垫导轨上滑行的过程进行频闪照相,频闪频率为 ,读出小滑块与弹簧分离后连续的四张照片指针指示位置的刻度值,记录在下表中。
则小滑块离开弹簧后获得的动能 J:根据表达式 ,结合前面所得k值可得弹簧的弹性势能 J。(计算结果保留2位有效数字)
⑺改变弹簧的初始压缩量,多次重复以上步骤进行验证。