实验二探究弹力与弹簧伸长量的关系

实验二探究弹力与弹簧伸长量的关系1．如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象(如图乙)．则下列判断正确的是()A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是2N/mD．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变解析：由图象可知弹力F随弹簧的形变量x变化的图线是一条过坐标原点的倾斜直线，所以弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比，同时由图象可得弹簧的劲度系数k＝ΔFΔx＝100.05N/m＝200N/m，B、D正确．答案：BD2．某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系．实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图象如图所示．从图象中可以得出________．(填选项前的字母)A．增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比B．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D．增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度解析：从图象看出，图线呈非线性关系，说明所挂钩码已使橡皮筋的形变超出弹性限度．答案：D3.通过“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同．已知一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A，现把它截成长为23L0和13L0的B、C两段，设B段的劲度系数为k2、C段的劲度系数为k3，关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k1＝k2＝k3乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1k2k3丙同学：同一根弹簧截成的两段，越长劲度系数越大，所以k1k2k3(1)为了验证猜想，可以通过实验来完成．实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有__________．(2)简要写出实验步骤．(3)如图是实验得到的图线．根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？解析：本题考查探究弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系的实验．根据胡克定律和该实验的原理，可以得出正确答案．答案：(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计)(2)实验步骤：a．将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB.b．在弹簧B的下端挂上钩码，记下钩码的个数(如n个)，并用刻度尺测量弹簧的长度L1.c．由F＝mg计算弹簧的弹力；由x＝L1－LB计算出弹簧的伸长量．由k＝Fx计算弹簧的劲度系数．d．改变钩码的个数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值e．按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值．f．比较k1、k2、k3得到结论．(3)从同一根弹簧上截下的几段，越短的劲度系数越大(或越长的劲度系数越小)4.几个同学合作用如图甲所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，他们先读出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度(图中标尺等分刻度只是示意图)，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下(弹簧弹力始终未超过弹性限度，重力加速度g＝9.8m/s2)：砝码质量m/g050100150200250标尺刻度x/10－2m6.008.0210.0013.1214.1015.92(1)根据所测数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线．(2)根据作出的关系曲线，可以求得这种规格弹簧的劲度系数为__________N/m(结果保留三位有效数字)．(3)从装置示意图可看出，弹簧不挂砝码时，刻度尺的“0”刻度与弹簧的上端没有对齐，这对准确测出劲度系数是否有影响？__________(填“有影响”或“无影响”)．答案：(1)如图所示(2)24.5(24.5～25.0均可)(3)无影响5.以下是一名同学做“探究形变与弹力的关系”的实验．(1)下列实验步骤是这名同学准备完成的，请你帮他按操作的先后顺序，将各步骤的顺序号写在横线上__________．A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式；F．解释函数表达式中常数的物理意义．(2)下表是这名同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧原来长度l0/cm1515151515弹簧后来长度l/cm16.217.318.519.620.8弹簧伸长量x/cm①算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在上表的空格内．②在坐标纸上作出F－x图象．③写出曲线的函数表达式：__________.(x以cm为单位)④函数表达式中常数的物理意义：__________.答案：(1)C，B，D，A，E，F(2)①如下表所示.弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧伸长量x/cm1.22.33.54.65.8②如图所示．③F＝0.43x④函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数，表示使弹簧每伸长或压缩0.01m(1cm)所需的拉力大小为0.43N