小刘同学查阅资料得知弹簧弹性势能的表达式为
, 其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,他在实验室利用光电门、遮光条研究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”。实验装置如图甲所示,弹簧的右端固定在长木板上,弹簧的左端放置一个小物块(与弹簧不拴接),物块的上方有一宽度为d的遮光条,O点是弹簧原长时物块所处的位置。
⑴测遮光条的宽度:用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,测量结果如图乙所示,则遮光条的宽度。
⑵平衡摩擦力:将长木板右端垫一小木块(图中未画出),在O点左侧不同位置分别放置光电门,使物块压缩弹簧到确定位置并由静止释放小物块,调整小木块位置,重复以上操作,直到小物块上的遮光条通过光电门的时间均相等。
⑶进行探究:在O点正上方固定光电门,将小物块向右推动,使弹簧压缩x1后由静止释放,小物块在弹簧的作用下被弹出,记下遮光条通过光电门的时间 , 小物块通过光电门的速度为(用测量出的物理量的符号表示)。
⑷重复操作:分别再将小物块向右推动,使弹簧压缩x2、、…后由静止释放,每次压缩弹簧后均重复步骤(3),并依次记下遮光条通过光电门的时间、、…。
⑸数据处理:以弹簧的形变量x为纵坐标,遮光条通过光电门时间的倒数为横坐标作图像,若实验中得到的图线是的(填“一条直线”或“一条曲线”),则说明弹性势能与形变量的平方成正比。