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    如图，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧 A 的一端固定在轨道的左端，OP 是可绕 O 点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一质量未知的小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．
    （1）还需要的器材是
    天平，刻度尺
    天平，刻度尺
    ．
    （2）以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对
    重力势能
    重力势能
    的测量，进而转化为对
    质量
    质量
    和
    高度
    高度
    的直接测量．
    （3）为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系，除以上器材外，还准备了两个轻弹簧 B 和 C，弹簧 A、B、C 的劲度系数均不相同．下表是记录的数据．
    表一：弹簧 A
    压缩量x（cm） 5 10 15 20
    上升高度h（cm） 2.5 10 22.5 40
    表二：压缩量 x=10cm
    劲度系数k（N/m） A B C
    上升高度h（cm） 10 20 30
    ①上述操作，采用的实验方法是
    控制变量法
    控制变量法
    ；
    ②根据以上数据，你认为弹簧的弹性势能与形变量的关系是
    劲度系数一定时，弹性势能与形变量的平方成正比
    劲度系数一定时，弹性势能与形变量的平方成正比
    ；与劲度系数的关系是
    形变量一定时，弹性势能与劲度系数成正比
    形变量一定时，弹性势能与劲度系数成正比
    ．
    分析：（1）水平轨道与圆弧轨道均是光滑的，用小球压缩弹簧，再将弹簧释放，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，根据机械能守恒定律分析需要的器材．
    （2）实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量，根据重力势能的计算公式确定需要直接测量的物理量．
    （3）先控制劲度系数一定，研究弹性势能与压缩量关系；再控制压缩量一定，研究弹性势能与劲度系数的关系；是控制变量法；根据表格数据分析结论即可．
    解答：解：（1）用小球压缩弹簧，再将弹簧释放，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，由于水平轨道与圆弧轨道均是光滑的，只有弹簧的弹力和重力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律得，弹簧的弹性势能Ep=mgh，因此需要用天平测量小球的质量m，用刻度尺测量小球在光滑圆弧轨道上上升的高度h．
    （2）根据机械能守恒可知，实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量，根据机械能守恒定律得，弹簧的弹性势能Ep=mgh，因此需要测量小球的质量m和小球在光滑圆弧轨道上上升的高度h；
    （3）①先控制劲度系数一定，研究弹性势能与压缩量关系；再控制压缩量一定，研究弹性势能与劲度系数的关系；是控制变量法；
    ②从表格数据可以看出：劲度系数一定时，弹性势能与形变量的平方成正比；形变量一定时，弹性势能与劲度系数成正比．
    为：（1）天平，刻度尺；
    （2）重力势能，质量；  高度；
    （3）①控制变量法，②劲度系数一定时，弹性势能与形变量的平方成正比；形变量一定时，弹性势能与劲度系数成正比．
    点评：本题采用等效替代的思维方法，将不容易测量的量转化为容易测量的量；第三问要采用控制变量法研究表格数据得到规律．
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    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．
    （1）还需要的器材是
    天平
    天平
    、
    刻度尺
    刻度尺
    ．
    （2）以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对
    重力势能
    重力势能
    （填动能或重力势能）的测量，进而转化为对
    质量
    质量
    和
    高度
    高度
    的直接测量，所以弹性势能最终可表达为
    mgh
    mgh
    （重力加速度为g）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （1）如图1所示，在用横截面为椭圆形的墨水瓶演示坚硬物体微小弹性形变的演示实验中，能观察到的现象是
    A．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降
    B．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升
    C．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均上升
    D．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均下降
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    （2）如图，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．还需要的器材是
     
    、
     
    ．
    ②以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对
     
    能的测量，进而转化为对
     
    和
     
    的直接测量．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：填空题

    （1）如图1所示，在用横截面为椭圆形的墨水瓶演示坚硬物体微小弹性形变的演示实验中，能观察到的现象是
    A．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降
    B．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升
    C．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均上升
    D．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均下降

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    （2）如图，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．还需要的器材是______、______．
    ②以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对______能的测量，进而转化为对______和______的直接测量．

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    科目：高中物理 来源：2005年江苏省南京市高考物理三模试卷（解析版） 题型：解答题

    （1）如图1所示，在用横截面为椭圆形的墨水瓶演示坚硬物体微小弹性形变的演示实验中，能观察到的现象是
    A．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降
    B．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升
    C．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均上升
    D．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均下降

    （2）如图，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．还需要的器材是______、______．
    ②以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对______能的测量，进而转化为对______和______的直接测量．

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