Question

为了探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”，小明同学有如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关．

为探究猜想一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）：
①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；
②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm（见图乙），放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S₁；
③将小球置于弹簧B的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S₂；
④比较S₁、S₂得出结论．
（1）比较以上实验数据，若______，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若______，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关．
（2）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法．请你按要求举出两个在探究中用转换法的实例：
①热学：______；
②电学：______．
（3）请将探究猜想二的方案补充完整．
①将弹簧A按如图13甲安装好；
②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S₃；
③______．
④______．

Answer

（1）探究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，是通过木块被弹开的远近来比较弹性势能的多少，若被弹出的距离相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料无关，若被弹出的距离不相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料有关；
（2）分子的无规则运动人肉眼看不到，我们利用转换法，在清水中滴入红墨水，通过扩散现象观察；
磁性的强弱我们看不到，我们利用转换法，通过磁铁吸引大头针的多少来判断；
（3）③探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3；改变弹簧被压缩的长度，测量木块被推动了一段距离；
④比较两次木块被推动的距离得出结论．
【解析】
（1）比较以上实验数据，若S1不等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若S1等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关；
（2）转换法的应用，
热学中：在清水中滴入红墨水，通过扩散现象证明大量分子做无规则运动；
电学中：通过磁铁吸引大头针的多少来说明磁性的强弱；
（3）补充实验步骤：
③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；
④比较S3和S4得出结论．
故答案为：（1）S1不等于S2，S1等于S2；
（2）在清水中滴入红墨水，通过扩散现象证明大量分子做无规则运动；通过磁铁吸引大头针的多少来说明磁性的强弱；
（3）③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；
④比较S3和S4得出结论．