Question

為了探究“彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)”，小明同學有如下猜想：
猜想一：彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；
猜想二：彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)．
（1）為探究猜想一是否正確，小明同學設計了如圖甲所示的實驗裝置，探究方案如下（以下所有彈簧被壓縮后都未超過其彈性限度）請將方案補充完整：
①將A、B兩根外形完全相同，材料不同的彈簧分別按圖甲安裝好；
②將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度為3cm（見圖乙），放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S₁；
③將小球置于彈簧B的右端，

 

木塊被推動了一段距離S₂
④比較S₁、S₂得出結(jié)論．
（2）比較以上實驗數(shù)據(jù)，若

 

，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；
（3）由于彈性勢能的大小不便用儀器測量，本實驗中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察木塊被推動的距離，這種研究方法叫

 

，請你舉出一個在探究中用此方法的實例：

 

．
（4）某同學想如圖甲所示的實驗裝置探究動能跟質(zhì)量的關(guān)系．
①將彈簧A按如圖甲安裝好；
②將質(zhì)量為m₁小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度為2cm，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S₃；
③將質(zhì)量為m₂小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度為2cm，放手后小球被彈出，
并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S₄；
④比較S₃和S₄得出結(jié)論評價該方案

 

（可行或不可行），說出你的理由

 

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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、壓縮的程度有關(guān)，所以在探究過程中要用控制變量法；
（2）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)；
（3）分子的無規(guī)則運動人肉眼看不到，我們利用轉(zhuǎn)換法，在清水中滴入紅墨水，通過擴散現(xiàn)象觀察；
磁性的強弱我們看不到，我們利用轉(zhuǎn)換法，通過磁鐵吸引大頭針的多少來判斷；
（4）能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，當彈簧被壓縮放手后，彈簧將小球彈開，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能．

解答：解：（1）猜想一：彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)，要探究彈性勢能與彈簧材料的關(guān)系，需保持彈簧被壓縮程度相同，材料不同，并通過小球?qū)δ緣K做的功來反映彈簧彈性勢能的大小，所以③應為使彈簧被壓縮的長度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰；
（2）若小球做功不同，即S₁不等于S₂，說明彈簧的彈性勢能與材料無關(guān)；
（3）實驗中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察木塊被推動的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
在探究電磁鐵磁性強弱時，通過電磁鐵吸引大頭針的多少來反映電磁鐵磁性的強弱用到了轉(zhuǎn)換法；
在探究影響動能大小的因素時，通過小球從斜面滑下推動物體做功的多少來反映動能的大小等，用到了轉(zhuǎn)換法；
（4）要探究動能和小球質(zhì)量的關(guān)系，應使小球的速度相同，質(zhì)量不同，通過小球推動木塊做功的多少能夠反映出動能的大��；
此題中同一彈簧兩次的壓縮程度相同，所以彈性勢能相同，轉(zhuǎn)化成的小球動能也相同，所以不能控制小球的速度相等，不能通過比較S₃和S₄得出結(jié)論．
故答案為：（1）使彈簧被壓縮的長度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰；（2）S₁不等于S₂；（3）轉(zhuǎn)換法；通過電磁鐵吸引大頭針的多少來反映電磁鐵磁性的強弱；（4）不可行；不能控制小球速度相等．

點評：此題是探究彈性勢能的影響因素，考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實驗中的應用，非常典型，在學習中要學會舉一反三．