Question

某同学查资料得知：弹簧的弹性势能仅与弹簧的劲度系数和形变量有关，并且与形变量的平方成正比．为了检验此结论的正确性，他设计了如下实验：
（a）取一根轻质弹簧和一根内径略大的直玻璃管，将玻璃管固定在水平桌面上，将弹簧插入玻璃管并固定一端，如图1所示．
（b）将小钢球放入玻璃管，轻推小钢球，使弹簧压缩到某一位置后，测出弹簧的压缩量x．
（c）然后突然撤去外力，小钢球沿水平方向弹出落在地面上，记录小钢球的落地位置．
（d）保持弹簧压缩量不变，重复10次上述操作，从而确定小钢球的平均落点，测得小钢球的水平射程s．
（e）多次改变弹簧的压缩量x的数值x₁、x₂、x₃、…，重复以上步骤，测得小钢球的多组水平射程s₁、s₂、s₃、…
请你回答下列问题：
（1）在实验中，“保持弹簧压缩量不变，重复10次上述操作，从而确定小钢球的平均落点”的目的是为了减小    （填“系统误差”或“偶然误差”）．
（2）若要测量小钢球的水平射程s，除图中画出的器材以外，还必须选取的实验器材是    ．（填写器材代号）
A．秒表  B．刻度尺  C．螺旋测微器   D．白纸  E．复写纸
（3）该同学根据实验的测量结果，作出弹簧形变量x与小钢球水平射程s的s-x图象（如图2），测量出了桌面离地面的高度为h，小球的质量为m，根据能量守恒定律推导出了弹性势能E_P与水平射程s的关系式：E_P=    ．根据弹簧形变量x与小钢球水平射程s的s-x图象，推断出弹簧的弹性势能E_P与x²成正比理由是    ．

Answer

（1）多次实验的目的是减小偶然误差．
（2）根据实验的原理需要测量小球的水平位移和弹簧的形变量，利用白纸和复写纸记录小球的落地点．故还需要刻度尺、白纸和复写纸．
（3）根据所给数据，运用机械能守恒和平抛运动规律进行数学归纳推导，可以得出结论．
【解析】
（1）在实验中，“保持弹簧压缩量不变，重复10次上述操作，从而确定小钢球的平均落点”的目的是为了减小偶然误差
（2）利用刻度尺测量小球的水平位移和弹簧的形变量，利用白纸和复写纸记录小球的落地点．故还需要刻度尺、白纸和复写纸．
故选BDE
（3）从实验数据可以得到：小球离开桌面的水平位移s跟弹簧的压缩量x成正比，即s∝x
小球在轨道上弹出的过程中，机械能守恒：Ep=mv2
（m为小球的质量，v是小球离开轨道时的速度）
小球离开轨道后做平抛运动，则有：s=vt
h=gt2
联立解得：Ep=
由图象可看出s与x成正比，故Ep与x2成正比
故答案为：（1）偶然误差
（2）BDE
（3），由图象可看出s与x成正比，故Ep与x2成正比．