第九章 · 势能与机械能守恒

弹簧弹性势能实验台

把弹簧从原长位置拉开或压缩。它为什么总想“弹回去”？调一调形变量 x 和劲度系数 k，让图像、弹力方向和储存的能量同时说话。

观察装置

拉伸状态
水平弹簧的形变与弹力方向示意图 左端固定的弹簧连接着右侧滑块，虚线表示原长位置，红色箭头显示滑块所受弹力方向。 原长末端 x = 4 cm（伸长） 滑块 弹力 F 固定端 能量
虚线：原长末端 红箭头：弹力方向 黄柱：弹性势能大小

向左为压缩，向右为拉伸；0 cm 就是原长。

k 越大，弹簧越“硬”；相同形变时需要的力越大。

Eₚ = ½kx²

0.08J

½ × 100 N/m × (0.04 m)² = 0.08 J

小判断题

同一根弹簧，形变量加倍会怎样？

在 k 不变 的情况下，如果形变量从 x 变为 2x，弹簧的弹性势能变为原来的多少倍？

单位提醒：代入公式时，形变量必须用米（m）。弹性势能只和形变量的大小有关；弹力方向则由“拉伸还是压缩”决定，始终让弹簧趋向原长。