1718版高中物理必修1練習(xí)第3章相互作用實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)1.(2017·江西四校聯(lián)考)(多選)關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),以下說法正確的是(BC)A.彈簧被拉伸時(shí),拉力越大越好B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要使彈簧保持豎直狀態(tài)C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要在鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)讀數(shù)D.用刻度尺測(cè)得彈簧的長度即為彈簧的伸長量解析:彈簧被拉伸時(shí),不能超出它的彈性限度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要使彈簧保持豎直狀態(tài),此時(shí)彈簧的彈力等于鉤碼的重力,選項(xiàng)B正確;用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要在鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)讀數(shù),選項(xiàng)C正確;用刻度尺測(cè)得彈簧的長度不是伸長量,是原長和伸長量之和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.以下是某同學(xué)所進(jìn)行的“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟:(1)將一個(gè)彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)上,豎直懸掛起來,在彈簧下掛一個(gè)鉤碼,記下鉤碼的質(zhì)量m1,此時(shí)彈簧平衡.彈力大小為F1=m1g,并用刻度尺測(cè)量出此時(shí)彈簧的長度l1(2)再增加鉤碼,重復(fù)上述的操作,逐漸增加鉤碼的重力,得到多組數(shù)據(jù).(3)以力F為縱坐標(biāo),以彈簧長度lx為橫坐標(biāo),根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn).(4)按坐標(biāo)紙上所描各點(diǎn)的分布與走向,作出一條平滑的曲線(包括直線).(5)根據(jù)圖線的特點(diǎn),分析彈簧的彈力F與彈簧長度lx的關(guān)系,并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.以上步驟中至少有三處不當(dāng)之處,請(qǐng)將不合理的地方找出來并進(jìn)行修正.解析:(1)中還應(yīng)該測(cè)出彈簧的原長l0,此時(shí)應(yīng)在不掛鉤碼的情況下,讓彈簧保持自然下垂?fàn)顟B(tài),用刻度尺測(cè)出從懸點(diǎn)到彈簧下端的長度即為l0.(3)中建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)該以彈簧的形變量為橫坐標(biāo),因?yàn)樘骄康氖菑椓εc彈簧伸長量的關(guān)系.(5)中應(yīng)分析彈力和彈簧伸長量的關(guān)系.答案:見解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析3.(2017·天津高一檢測(cè))某同學(xué)利用如圖(甲)所示的裝置測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù),將該彈簧豎直懸掛起來,在自由端掛上砝碼盤.通過改變盤中砝碼的質(zhì)量,測(cè)得6組砝碼的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)的彈簧長度l,畫出ml圖線,如圖(乙)所示.采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理,得到該彈簧的勁度系數(shù)為3.44N/m.若考慮砝碼盤的質(zhì)量,結(jié)果與3.44N/m相比(C)A.偏大 B.偏小C.相同 D.無法判斷解析:設(shè)砝碼盤質(zhì)量為m0,彈簧原長為l0,根據(jù)胡克定律有(m+m0)g=k(ll0),即m=kgl（m0+kl0g4.(2017·山東菏澤一中高一檢測(cè))小華在課外探究彈簧的長度跟外力的變化關(guān)系,利用如圖(甲)所示實(shí)驗(yàn)裝置記錄了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:鉤碼質(zhì)量/g050100150200250300400指針位置/cm2345677.57.5(1)小華通過這項(xiàng)研究在實(shí)際中可把該彈簧制作成.

(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)你可以得到的結(jié)論是.

(3)小華作出了如圖(乙)三個(gè)圖像,其中正確的是.

解析:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,在0～2.5N的范圍內(nèi),彈簧的伸長隨拉力的增大而加長,且二者比值不變,即彈簧的伸長與所受拉力成正比,據(jù)此可制作彈簧測(cè)力計(jì).(2)由表中數(shù)據(jù)可知,在50～250g的范圍內(nèi),彈簧的長度隨物體質(zhì)量的增大而均勻變長,即彈簧的長度和受到的重力(拉力)成正比.(3)由表中數(shù)據(jù)可知,彈簧的原長為2cm,Fx圖線應(yīng)從x=2cm處開始,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)超過彈簧的彈性限度,即使再增加物體的重力,彈簧也不會(huì)再伸長,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案:(1)彈簧測(cè)力計(jì)(2)在彈性限度內(nèi),彈簧受到的拉力越大,伸長就越長(3)B實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與設(shè)計(jì)5.(2017·河南鄭州高一檢測(cè))實(shí)驗(yàn)室中有多個(gè)完全相同的彈簧.某同學(xué)想要測(cè)量這種彈簧的勁度系數(shù),由于沒有鉤碼,只有一根質(zhì)量為M=1.5kg的圓柱形細(xì)長金屬棒.該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)裝置,在鐵架臺(tái)上等高地懸掛幾個(gè)彈簧,并在一邊豎直固定一刻度尺,金屬棒用幾個(gè)彈簧共同懸掛.待金屬棒穩(wěn)定后,記錄金屬棒一端的輕小指針?biāo)傅目潭?然后每次撤去一個(gè)彈簧,直到只有兩個(gè)彈簧,記錄各次金屬棒穩(wěn)定后指針?biāo)傅目潭?并將數(shù)據(jù)填在表格中,已知刻度尺最小刻度為1mm,g=9.8m/s2.彈簧個(gè)數(shù)n2345678指針?biāo)缚潭葂/cm24.0813.710.738.847.726.866.15每個(gè)彈簧上的彈力F/N(1)表格中有一個(gè)數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤,應(yīng)改為.

(2)將表格中第三行數(shù)據(jù)填上.(3)請(qǐng)你根據(jù)表格數(shù)據(jù)在圖(乙)中作出Fx圖像.(4)根據(jù)圖像求出彈簧的勁度系數(shù)為k=N/m,Fx圖像為不過原點(diǎn)的直線,原因是.

解析:(1)刻度尺最小刻度為1mm,故指針?biāo)傅目潭染鶓?yīng)保留到0.01cm,則可知讀數(shù)13.7有誤,應(yīng)改為13.70.(2)由于金屬棒重力確定,由彈簧個(gè)數(shù)可求出每根彈簧的彈力,則表格中第三行數(shù)據(jù)分別為(由左到右)7.35,4.90,3.68,2.94,2.45,2.10,1.84.(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),并通過這些點(diǎn)作出Fx圖像,如圖所示.(4)根據(jù)胡克定律可知,圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù),則可知?jiǎng)哦认禂?shù)k=5-0(答案:(1)13.70(2)見解析(3)見解析(4)41.7(41.5～41.9均可)x不是彈簧的伸長量6.(2017·成都高一檢測(cè))將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)不同、粗細(xì)也不同的彈簧套在一起,看做一根新彈簧,設(shè)原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1,原細(xì)彈簧(記為B)勁度系數(shù)為k2、套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3.關(guān)于k1,k2,k3的大小關(guān)系,同學(xué)們做出了如下猜想:甲同學(xué):和電阻并聯(lián)相似,可能是1k3=1乙同學(xué):和電阻串聯(lián)相似,可能是k3=k1+k2丙同學(xué):可能是k3=k(1)為了驗(yàn)證猜想,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)[裝置見圖(甲)].(2)簡要實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成相應(yīng)填空.a.將彈簧A懸掛在鐵架臺(tái)上,用刻度尺測(cè)量彈簧A的自然長度L0;b.在彈簧A的下端掛上鉤碼,記下鉤碼的個(gè)數(shù)n、每個(gè)鉤碼的質(zhì)量m和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮,并用刻度尺測(cè)量彈簧的長度L1;c.由F=計(jì)算彈簧的彈力,由x=L1L0計(jì)算彈簧的伸長量,由k=Fx計(jì)算彈簧的勁度系數(shù);d.改變,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b,c,并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1;

e.僅將彈簧分別換為B,C,重復(fù)上述操作步驟,求出彈簧B,C的勁度系數(shù)的平均值k2,k3.比較k1,k2,k3并得出結(jié)論.(3