1、课时跟踪检测八实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系【基础过关】1(2016届河北八市重点高中月考)某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作l0，弹簧下端每增加一个50 g的砝码时，指针示数分别记作l1、l2l5.(g取9.8 m/s2)(1)下表记录的是该同学测出的5个值，其中l0未记录.代表符号l0l1l2l3l4l5刻度数值/cm3.405.106.858.6010.30为砝码的数目n为纵轴，以弹簧的长度l为横轴，根据
2、表格中的数据，在如下坐标纸中作出nl图线(2)根据n l图线可知弹簧的劲度系数k_N/m.(保留2位有效数字)(3)根据nl图线可知弹簧的原长l0_cm.解题思路：(1)实验的步骤一般是先组装器材，然后进行实验，最后数据处理(2)在图象中，图线的斜率就是弹簧的劲度系数(3)弹簧悬挂，弹簧自身所受重力对实验的影响；弹簧水平放置：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差解析：(1)在坐标系中描点，让尽量多的点落在直线上，若不能通过所有点，让点对称分布在直线两侧即可，如答案图所示(2)由题意可知nm0gk(ll0)，则有nll0，结合图象可知，故k28 N/m.(3)将图象延长与横轴交点即为
3、弹簧原长，故l01.70 cm.答案：(1)如图所示(2)28(3)1.702(2017届山东附中模拟)某同学利用如图所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验(1)他通过实验得到如图(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.(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x_cm.解析：(1)弹簧处于原长时，弹力为零，故原长x0为4 cm；弹簧弹力为2 N时，弹簧的长度为8 cm，伸长量为4 cm；根据胡克定律Fkx，有k50 N/m.(2)由题图(c)得到弹簧的弹力为3
4、N，根据题图(b)可知，该弹簧的长度x10 cm.答案：(1)450(2)10【提升过关】一、单项选择题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，可以超出它的弹性限度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：本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，应该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A错误，B正确；弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C错误；拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹
5、簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不同，故D错误答案：B2某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列所示图线的哪一个()解析：由于弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C.答案：C3下列关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的说法中正确的是()A实验中F的具体数值必须计算出来B如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，FL图线也是过原点的一条直线C利用Fx
6、图线可求出k值D作Fx图象时要把所有点连到线上，才能得到真实规律解析：实验研究弹簧弹力与其伸长量之间的关系，可以用一个钩码的重力作为弹力的单位，因此弹力F的具体数值没必要计算出来，A错；通过实验探究可知Fx(伸长量)，Fx图象是过坐标原点的直线，而用L代替x后则FL图线不过原点，故B错；Fx图线显示，就是劲度系数k，故C对；实验中有的数据可能存在较大误差，所以作图时可以舍去，不必连到线上，故D错答案：C二、填空题4(2017届安徽省四校高三10月联考)(1)某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所
7、示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1_cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_作出Fx曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系. (2)该同学更换弹簧，进行重复实验，得到如图丙所示的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线，由此可求出该弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点的原因是_解析：(1)由mm刻度尺的读数方法可知图乙中的读数为25.85 cm；本实验中需要的是弹簧的形变量，故还应测量弹簧的原长(2)由图象可知，斜率表示弹簧的劲度系数，k200 N/m；图线不过
8、原点的原因是由于弹簧有自重，使弹簧变长答案：(1)25.85弹簧原长(2)200弹簧有自重5(2016届湖北黄冈月考)某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示，g取10 m/s2.回答下列问题：(1)某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为_cm.(2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为_N/m(结果保留两位有效数字)(3)另一同学在做该实验时有下列做法，其中做法错误的是()A实验中未考虑小盘的重力B刻度尺零刻度未
9、与弹簧上端对齐C读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取D在利用xm图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据解题思路：(1)根据刻度尺的读数方法可得出对应的读数；(2)根据图象及胡克定律可求出对应的劲度系数；(3)根据实验中应注意的事项及做法分析各项的正误本题考查了探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验，意在考查学生的应用能力解析：(1)由图中的示数可读出为18.00 cm.(2)由胡克定律有：Fmgkx，再结合图象得： m/kg m/kg，得该弹簧的劲度系数为30 N/m.(3)由表达式可知，实验中未考虑小盘的重力及刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐，只是图象的截距不同，由于是通过
10、斜率求解，结果不影响，选项A、B做法可行；读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取，并不是实际的读数，影响实验数据的测量，选项C做法错误；利用xm图线计算弹簧的劲度系数时，为了较好地处理数据，应舍弃图中曲线部分数据，选项D做法正确综上本题选C.答案：(1)18.00(2)30(3)C6(2017届新疆生产建设兵团第二中学月考)“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验装置如图所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0，在将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度L(弹簧的弹力始终在弹性限度以内
11、). (1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图中，请作出FL图线(2)由此图线可得出该弹簧的原长_(3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置比较，优点在于：_，缺点在于：_.解析：(1)描点作图，FL图线如图所示(2)当弹力为零时，弹簧的形变量为零，此时弹簧的长度等于弹簧的原长，因为弹簧的长度L5 cm，可知弹簧的原长L05 cm.根据胡克定律知，k，可知图线的斜率表示劲度系数，则k20 N/m. (3)弹簧悬挂弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧水平放置：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差答案：(1)如图所示 (2)L05 cm(3)避免弹簧自身所受重力
12、对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差7“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，选用的螺旋弹簧如图甲所示(1)将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处作一标记，如固定一个指针在弹簧下端的挂钩上挂上钩码时(每个钩码的质量都是50 g)，指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码所受的重力F而变化，几次实验测得相应的F、x各点描绘在图中，如图乙，请在图中描绘出x随F变化的图象由图象得出弹簧的劲度系数kA_N/m(结果保留两位有效数字)(2)如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图
13、象，得出弹簧的劲度系数与kA相比_A等于kA B大于kAC小于kA D无法确定解析：(1)根据描点法得出对应的图象如图，取图中一点，坐标为(9.50.49 N,31 cm)，故弹簧的劲度系数为图象的斜率的倒数，即kA N/cm42 N/m.(2)如果将指针固定在A点的下方P处，由于弹力大小跟弹簧形变量均没有变化，故作出x随F变化的图象，得出的弹簧劲度系数不会发生变化，故选A.答案：(1)图象见解析42(2)A8(2017届安徽屯溪一中月考)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L04.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每
14、增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如表所示.钩码个数12345弹力F/N1.02.03.04.05.0弹簧的长度x/cm7.09.011.013.0(1)根据表中数据在图中作出Fx图线(2)图线与x轴的交点表示_，其数值_L0(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_解题思路：(1)通过描点法作图即可；(2)根据胡克定律可得：k，即斜率表示劲度系数；(3)弹簧自身有重力会导致弹簧竖直悬挂时长度变长解析：本题考查胡克定律的知识，意在考查学生对实验步骤的理解和应用(1)描点连线时连成平滑的直线，偏离直线太远的点可以舍去不要，如答案图所示(2)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是弹簧竖直悬挂时由于自身重力影响而伸长一部分答案：(1)如图所示(2)弹簧未挂钩码时的长度大于弹簧自身重力的影响
