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第5讲


第5讲

实验 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,有如下一些步骤( 探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,有如下一些步骤(

)

A.在弹簧下端挂上一个钩码,观察指针所指位置,测出弹簧的伸长 x1 在弹簧下端挂上一个钩码,观察指针所指位置, B.将弹簧固定悬挂在金属横杆上,将刻度尺竖直固定在弹簧旁,观察弹簧指针所指位 将弹簧固定悬挂在金属横杆上,将刻度尺竖直固定在弹簧旁, 置,并记下该位置 为纵坐标、 为横坐标,根据实验数据, C.在坐标纸上建立平面直角坐标系,以 F 为纵坐标、x 为横坐标,根据实验数据,选 在坐标纸上建立平面直角坐标系, 定两坐标轴适当的标度 D.将各组实验数据在平面坐标上进行描点,观察点的分布与走势,用平滑曲线作出反 将各组实验数据在平面坐标上进行描点,观察点的分布与走势, 映 F 和 x 对应规律的图象 E.将铁架台放在水平实验桌上,将金属横杆水平固定在铁架台上 将铁架台放在水平实验桌上, F.给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码……,分别观察指针所指的位置,测出对应的 给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码……,分别观察指针所指的位置, …… 伸长 x2、x3…… G.根据图象和数据做出结论并整理仪器 实验中合理实验步骤排序为( 实验中合理实验步骤排序为( A.EBAFCDG 答案: 答案:A 2.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验, 再把弹簧竖直悬挂起来, 然伸长, 然伸长,用直尺测出弹簧的原长 L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后 这样操作,由于弹簧自身重力的影响, 的长度 L,把(L-L0)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 出的图线可能是下图所示图象中的( 出的图线可能是下图所示图象中的( ) B.EBAFDCG ) C.EBFCADG D.EAFBCDG

解析: 解析:本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对 在弹性限度内通过增减砝码的数目, 象,在弹性限度内通过增减砝码的数目,以改变对 弹簧的拉力,来探索弹力与弹簧的伸长量的关系. 弹簧的拉力,来探索弹力与弹簧的伸长量的关系.由 于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时, 于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧 的伸长量 x≠0,所以选 C. 答案: 答案: C 3.某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时, 3.某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时,将 某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时 一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂,测出其自然长度; 一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂,测出其自然长度;
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的大小,测出几组数据, 然后在其下部施加外力 F,测出弹簧的总长度 L,改变外力 F 的大小,测出几组数据,作 的关系图线如图 所示. 出外力 F 与弹簧总长度 L 的关系图线如图 2-5-5 所示.(实验过程是在弹簧的弹性限度 内进行的) 由图可知该弹簧的自然长度为________ cm; 该弹簧的劲度系数为________ 内进行的 ) 由图可知该弹簧的自然长度为 ________ cm ; 该弹簧的劲度系数为 ________ N/m. cm, cm, 解析: 解析:由图象可知 F=0 时,L0=10 cm,即自然长度为 10 cm,

F 10 N/m= 根据 F=k·ΔL,k= = -2 N/m=50 N/m. 30-10) ΔL (30-10)×10
答案: 答案:10 50 所示的实验装置. 4.某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了图 2-5-6 所示的实验装置.他 某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中, 先测出不挂钩码时弹簧的自然长度, 再将钩码逐个挂在弹簧的下端, 先测出不挂钩码时弹簧的自然长度, 再将钩码逐个挂在弹簧的下端, 每次都测出相应的弹 簧总长度,将数据填在下面的表中. 弹簧始终在弹性限度内) 簧总长度,将数据填在下面的表中.(弹簧始终在弹性限度内) 测量次序 弹簧弹力大小 F/N 1 0 2 0.4 9 7.1 6 3 0.9 8 8.3 4 4 1.4 7 9.4 8 5 1.96 10.8 5 6 2.45 11.7 5

弹簧总长 x/cm

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(1)根据实验数据在图 (1)根据实验数据在图 2-5-7 的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小 F 跟 之间的函数关系点, 次测量的数据对应的描出来, 弹簧总长 x 之间的函数关系点,请把第 5、6 次测量的数据对应的描出来,并作出 F-x 图线. 图线. (2)图线跟 坐标轴交点的物理意义是_______________________________ _______________________________. (2)图线跟 x 坐标轴交点的物理意义是_______________________________. (3)该弹簧的劲度系数 ________.(保留两位有效数字 保留两位有效数字) (3)该弹簧的劲度系数 k=________.(保留两位有效数字) 答案:(1)图线如下图所示 答案:(1)图线如下图所示

(2)弹簧的原长 (2)弹簧的原长 (3)42 N/m 5.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系, 某同学和你一起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, 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, 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. 另一端的指针恰好落在刻度尺上 .当弹簧自
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然下垂时, 的砝码时, 然下垂时,指针指示的刻度数值记作 L0;弹簧下端挂一个 50 g 的砝码时,指针指示的刻 的砝码时, ……; 度数值记作 度数值记作 L1;弹簧下端挂两个 50 g 的砝码时,指针指示的刻度值记作 L2……;挂七个 50 g 的砝码时,指针指示的刻度值记作 L7. 的砝码时, (1)下表记录的是该同学已测出的 个值,其中有两个数值在记录时有误, (1)下表记录的是该同学已测出的 6 个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符 号分别是________ ________. ________和 号分别是________和________. 测量记录表: 测量记录表: 代表符号

L0

L1

L2

L3 L4

L5

L6

L7

刻度数值/cm 刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10

8.60 10.3 12.1

(2)实验中, 两个值还没有确定, (2)实验中,L3 和 L7 两个值还没有确定,请你根据图 2-5-8 将这两个测量值填入记录表 实验中 中. (3)为充分利用测量数据, 为充分利用测量数据 (3)为充分利 用测量数据 , 该同学将所测 得的数值按如下方法逐一求差, 得的数值按如下方法逐一求差,分别计算 cm, 出了三个差值: 出了三个差值: d1 =L4- L0= 6.90 cm ,d2 cm, =L5-L1=6.90 cm,d3=L6-L2=7.00 cm. 请你给 出第四个差值 : d4 = ________ = ________cm. (4)根据以上差值, (4)根据以上差值,可以求出每增加 50 g 根据以上差值 砝码的弹簧平均伸长量Δ 砝码的弹簧平均伸长量ΔL.ΔL 用 d1、d2、 d3、d4 表示的式子为:ΔL=________,代 表示的式子为: ________, 入数据解得ΔL=________cm. 入数据解得Δ (5)计算弹簧的劲度系数 (5)计算弹簧的劲度系数 k=________N/m.(g 取 9.8 m/s2) 解析:(1)记录数据时,小数点应保留两位数据, 错误. 解析:(1)记录数据时,小数点应保留两位数据,L5、L6 错误. (2)一要注意零刻度在最上端,二要注意数据记录读到刻度尺最小分度值的后一位. (2)一要注意零刻度在最上端,二要注意数据记录读到刻度尺最小分度值的后一位. 一要注意零刻度在最上端 (3)逐差法可充分利用所测得数据,根据前三个差值,可列出第四个差值. (3)逐差法可充分利用所测得数据,根据前三个差值,可列出第四个差值. 逐差法可充分利用所测得数据 (4)四个差值之和求平均值为四个 砝码使弹簧伸长的长度, (4)四个差值之和求平均值为四个 50 g 砝码使弹簧伸长的长度,故求每个砝码使弹簧的 伸长时应再除以 4. (5)根据胡克定律易求. (5)根据胡克定律易求. 根据胡克定律易求 答案: (2)6.85(6.84~ 14.05(14.04~ 答案:(1)L5 L6 (2)6.85(6.84~6.86) 14.05(14.04~14.06) ( d 1+ d 2+ d 3+ d 4) 7.20(7.18~ (3)L7-L3 7.20(7.18~7.22) (4) 1.75 (5)28 4 ×4

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