高中物理 第三章 实验一 经典例题解析 新人教版必修1

高中物理必修一第三章 实验一 经典例题解析1一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度关系的图像如图实16所示。下列表述正确的是()Aa的原长比b的长图实16Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图像的横轴截距表示弹簧的原长，A错误；图像的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C错误；图像不过原点，D错误。答案：B2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替代x，FL也是过原点的一条直线C利用Fx图线可求出k值D实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律解析：该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。通过实验可知Fx(伸长量)是过坐标原点的一直线，而用L代替x后，则FL图线不过原点，故B错。Fx图线关系显示，就是劲度系数k，故C对。实验中的某些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：C3如图实17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形变量与弹簧产生的弹力的关系图像(如图乙)。则下列判断错误的是()图实17A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变解析：由题图知，Fx是一个过原点的直线，k N/m200 N/m，可知A错，B、C、D正确。答案：A4.某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；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，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图实18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；图实18该弹簧的劲度系数为_ N/m。解析：当外力F0时，弹簧的长度即原长为L010 cm，图线的斜率就是弹簧的劲度系数，即k102 N/m50 N/m。答案：10505用如图实19甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为 mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为_ N/m。挂三个钩码时弹簧的形变量_ cm。图实19解析：对钩码进行受力分析，根据平衡条件，得mgkxkN/m70 N/m挂三个钩码时，可列方程(mmm)gkxx m21103 m2.10 cm。答案：702.106用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质。现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系。(1)测量上述物理量需要的主要器材是_、_、_等。(2)若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式：x_。(若用到比例系数，可用k表示)。长度L/cm拉力F/N伸长量x/cm 直径D/mm50.0100.0200.05.000.0400.200.400.8010.000.0400.400.801.605.000.0800.100.200.40(3)在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是_(只需写出一种)。(4)若有一根合金丝的长度为20 cm，截面直径为0.200 mm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为_ N。解析：(1)用弹簧测力计测量力的大小，用刻度尺测量长度，用螺旋测微器测量直径。(2)由题目所给的数据分析可知：当力、直径一定时，伸长量与长度成正比；当力、长度一定时，伸长量与直径成反比；当长度、直径一定时，伸长量与力成正比。所以有：x(取一组数据验证，式中的系数不为零)。(3)研究伸长量x与拉力F、长度L、直径D的关系时，可以先控制某两个量不变，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为控制变量法。这是物理实验中的一个重要