1、实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系1.(多选)在“探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验中,以下说法正确的是 ()A.弹簧被拉伸时,不能超出其弹性限度B.测弹簧的原长时,应将弹簧平放在水平桌面上C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应保证弹簧处于竖直位置且平衡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】选A、C。本实验中应以同一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力,从而探究弹力与弹簧伸长量的关系;但在测原长时,应把弹簧竖直悬挂,自然伸长时测量,这样可以避免弹簧自身重力对测量结果的影响。则A、C正确,B、D错误。2.(多选)用如图所示
2、的装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验,下列说法正确的是()A.要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量B.为减小实验误差,应多测几组数据C.每次增加的钩码数量必须相等D.通过实验可知,在弹性限度内,弹力与弹簧的长度成正比【解析】选A、B。弹簧被拉伸时,要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量,方便研究弹力与形变量的关系,故A正确;为减小实验误差,应多测几组数据,故B正确;每次增加的钩码数量不必相等,故C错误;在弹性限度内,弹力与形变量成正比,故D错误。3.某同学在做“探究弹簧形变量与弹力的关系”的实验时,将一轻弹簧竖直悬挂使其自然下垂,用刻度尺测出自然长度;然后在弹簧下端悬挂钩码对其施加向下的拉力F
3、,测出相应的弹簧长度,再计算出弹簧的伸长量x;改变拉力F的大小(在弹性限度之内),测出多组数据,作出F与x的关系图线如图所示,由图线可求得弹簧的劲度系数为_ N/m。若测得弹簧的自然长度为0.1 m,所用钩码的质量均为50 g,当挂3个钩码时,弹簧的长度为_ m。(取g=10 m/s2) 【解析】由胡克定律及题图知,题图的斜率表示弹簧的劲度系数;k= N/m=50 N/m。当挂3个钩码时,F=3mg=1.5 N,x= m=0.03 m,故弹簧的长度x总=x+x0=(0.03+0.1) m=0.13 m。答案:500.134.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a
4、)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x,测量结果及部分计算结果如表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。P1P2P3P4P5P6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315
5、.41n102030405060k/Nm-116356.043.633.828.8/mN-10.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整:_,_。(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出-n图像。(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_ N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=_ N/m(计算结果保留三位有效数字)。【解析】(1)由胡克定律F=kx可得:k= N/m=81.7 N/m。= m/N=0.012 2 m/N。(2)通过描点作图可得到一条直线,如图所示。(3)由图线可知直线的斜率为5.7110-4 m/N,故函数关系满足=5.7110-4n,即k=(N/m)。由于60匝弹簧的总长度为11.88 cm;则n匝弹簧的原长满足=,代入k=可得:k= N/m。答案:(1)81.70.012 2(2)见解析图(3)
