Question

16．同學(xué)們所用的筆，有些在靠近筆端的地方裝有一個輕質(zhì)彈簧（如圖1所示）．小文和小軍各自拿自己裝有彈簧的筆玩彈筆游戲．結(jié)果發(fā)現(xiàn)小軍的筆彈得高一些，小文分析：筆彈起的高度與筆內(nèi)彈簧的彈性勢能的大小有關(guān)，那么彈簧彈性勢能的大小又跟什么因素有關(guān)呢？

小文猜想：
①彈簧彈性勢能的大小可能跟它的材料有關(guān)；
②彈簧彈性勢能的大小可能跟它彈性形變的程度有關(guān)．
（1）小文利用兩個外形完全相同但材料不同的彈簧A和B、一個小鋼球、一個輕木塊，在同一水平面上進(jìn)行了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證猜想①，實(shí)驗(yàn)中彈性勢能的大小是通過木塊被推動的距離來體現(xiàn)的．
（2）請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證另一個猜想（寫出簡要的實(shí)驗(yàn)步驟，分析可能出現(xiàn)的現(xiàn)象并得出結(jié)論）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)猜想，彈簧的彈性勢能可能與彈簧的材料、彈性形變的程度有關(guān)，所以在探究過程中要用控制變量法；
探究彈性勢能的大小與彈簧的材料是否有關(guān)，是通過木塊被彈開的遠(yuǎn)近來比較彈性勢能的多少，若被彈出的距離相同，則說明彈簧彈性勢能的大小與材料無關(guān)，若被彈出的距離不相同，則說明彈簧彈性勢能的大小與材料有關(guān)；
（2）探究彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)，改變彈簧的形變大小，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，觀察木塊被推動距離的遠(yuǎn)近來比較彈性勢能的大小．

解答 解析：（1）把材料不同的彈簧A和B，分別壓縮相同的程度釋放彈出小鋼珠，比較輕木塊被小鋼珠撞擊后移動的距離，這就是為了驗(yàn)證猜想①．并通過小鋼珠對輕木塊撞擊后木塊移動的距離反映彈簧的彈性勢能大��；實(shí)驗(yàn)中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察木塊被移動的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究猜想②：彈簧彈性勢能的大小可能跟它彈性形變的程度有關(guān)．
選取同一根彈簧分別壓縮不同的程度釋放彈出小鋼珠，比較輕木塊被小鋼珠撞擊后移動的距離．
如果木塊被撞擊后移動的距離不同，說明彈簧彈性勢能與彈簧彈性形變的程度有關(guān)；反之則無關(guān)．
故答案為：
（1）①；木塊被移動的距離．
（2）選取同一根彈簧分別壓縮不同的程度釋放彈出小鋼珠，比較輕木塊被小鋼珠撞擊后移動的距離．如果木塊被撞擊后移動的距離不同，說明彈簧彈性勢能與彈簧彈性形變的程度有關(guān)；反之則無關(guān)．

點(diǎn)評 此題是探究彈性勢能的影響因素，考查了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和控制變量法、轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，非常典型，在學(xué)習(xí)中要學(xué)會舉一反三．