第二章 第4讲 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系.doc

第4讲 实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系 1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是(　　)． A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 解析　本题主要考查使用弹簧时应注意的问题． 本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B. 答案　AB 2．在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示．根据图象回答以下问题． (1)弹簧的原长为________． (2)弹簧的劲度系数为________． (3)分析图象，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________． 解析　由题图知，当不挂钩码时，弹簧长10 cm，即弹簧原长为10 cm；弹簧的劲度系数等于图象的斜率，即k＝ N/m＝1 000 N/m，由数学函数关系可得弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为F＝1 000(L－0.10) N. 答案　(1)10 cm　(2)1 000 N/m　(3)F＝1 000(L－0.10) N 3．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如下图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如下图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm. 解析　增加一个钩码，弹簧的拉力增加ΔF＝mg＝0.49 N，弹簧的伸长量增加Δx＝7 mm＝7×10－3 m，故弹簧的劲度系数为k＝＝ N/m＝70 N/m. 挂三个钩码时， x′＝＝ m＝2.10×10－2 m ＝2.10 cm. 答案　70　2.10 4．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验． (1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态． (2)他通过实验得到如下图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m. (3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如下图(c)所示时，该弹簧的长度x＝________ cm. 解析　(1)为了刻度尺读数准确，要求刻度尺保持竖直．(2)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，可知：图线与x轴的截距大小等于弹簧的原长，即x0＝4 cm；图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，代入数据得x＝10 cm. 答案　(1)竖直　(2)4　50　(3)10 5．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示. 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 弹簧的长度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 (1)根据表中数据在图中作出Fx图线； (2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m； (3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是_________________________________________. 解析　(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上．这时所作直线应尽量多的通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧．明显与其他的点相差很远的点应该舍去．该题中所给出数据恰好可以在一条直线上，所以直接描点由刻度尺作图即可． (2)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比．由ΔF＝kΔx得k＝＝50 N/m，即图线的斜率为弹簧的劲度系数． (3)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样，平放时稍短一些．量取L0时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长． 答案　(1)如下图所示 (2)50　(3)弹簧自身重力的影响 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌ ▃ ▄ ▅