Question

（2011?昭通）為了探究“彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)”，小明同學(xué)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)．

為探究猜想一是否正確，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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）：
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(dòng)了一段距離S₁；
③將小球置于彈簧B的右端，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，木塊被推動(dòng)了一段距離S₂；
④比較S₁、S₂得出結(jié)論．
（1）比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若

S₁不等于S₂

，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；若

S₁等于S₂

，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料無關(guān)．
（2）由于彈性勢能的大小不便用儀器測量，本實(shí)驗(yàn)中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)換為觀察木塊被推動(dòng)的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法．請(qǐng)你按要求舉出兩個(gè)在探究中用轉(zhuǎn)換法的實(shí)例：
①熱學(xué)：

在清水中滴入紅墨水，通過擴(kuò)散現(xiàn)象證明大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

；
②電學(xué)：

通過磁鐵吸引大頭針的多少來說明磁性的強(qiáng)弱

．
（3）請(qǐng)將探究猜想二的方案補(bǔ)充完整．
①將彈簧A按如圖13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2cm，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S₃；
③

將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度改變，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(dòng)了一段距離S₄

．
④

比較S₃和S₄得出結(jié)論

．

Answer 1

分析：（1）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）分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)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(kuò)散現(xiàn)象觀察；
磁性的強(qiáng)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；
（3）③探究彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度是否有關(guān)，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(dòng)了一段距離S₃；改變彈簧被壓縮的長度，測量木塊被推動(dòng)了一段距離；
④比較兩次木塊被推動(dòng)的距離得出結(jié)論．

解答：解：（1）比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若S₁不等于S₂，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；若S₁等于S₂，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料無關(guān)；
（2）轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用，
熱學(xué)中：在清水中滴入紅墨水，通過擴(kuò)散現(xiàn)象證明大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；
電學(xué)中：通過磁鐵吸引大頭針的多少來說明磁性的強(qiáng)弱；
（3）補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟：
③將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度改變，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(dòng)了一段距離S₄；
④比較S₃和S₄得出結(jié)論．
故答案為：（1）S₁不等于S₂，S₁等于S₂；
（2）在清水中滴入紅墨水，通過擴(kuò)散現(xiàn)象證明大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；通過磁鐵吸引大頭針的多少來說明磁性的強(qiáng)弱；
（3）③將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度改變，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(dòng)了一段距離S₄；
④比較S₃和S₄得出結(jié)論．

點(diǎn)評(píng)：本題為探究彈性勢能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考查了分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖疾榱藢W(xué)生對(duì)控制變量法、轉(zhuǎn)換法的了解與掌握，屬于難題．