2016_2017学年高中物理第4章相互作用实验：探究弹力和弹簧伸长的关系学业分层测评鲁科版.docx

实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 (建议用时：45分钟)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用几根不同的弹簧，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，在弹性限度内通过增减钩码的数目，在竖直方向上改变对弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选B.【答案】B2如图6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长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象如图乙所示则下列判断错误的是()图6A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】弹簧产生的弹力和弹簧的伸长量成正比，A错；弹簧长度的增加量即形变量的增量，由Fkx得Fkx，B对；k200 N/m，C对；弹簧的劲度系数与受力方向无关，D对【答案】A3某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧弹簧轴线和刻度尺都应在_方向(填“水平”或“竖直”)(2)弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为_由表可知所用刻度尺的最小分度为_(3)如图7是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0”或“Lx”)图7(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)【解析】(1)当弹簧轴线与刻度尺竖直平行时，刻度尺读数才能准确反应弹簧的长度及长度的变化，故都应在竖直方向(2)当弹簧静止时，刻度尺读数才准确，题中L3保留小数点后一位，应保留两位，所以L3记录不规范，刻度尺的精确度为1 mm，所以最小分度为1 mm.(3)由题图可知，在纵轴每增加0.01 kg时，横轴x的增加量为2102 m，而且弹簧长度L1与L0的差值为4102 m，所以横轴是弹簧长度与Lx的差值(4)由题图可知，弹簧的劲度系数等于斜率与重力加速度的乘积，即k N/m4.9 N/m，砝码盘的质量m010 g.【答案】(1)竖直(2)静止L31 mm(3)Lx(4)4.9104(2016莆田二中高一检测)某同学用如图8所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上1个钩码，并逐渐增加钩码的个数，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度取g9.8 m/s2)图8砝码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/102m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在如图9所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线图9(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为_ N/m.【解析】(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上(偏差比较大的点舍去)不在线上的点尽量平均分布在线的两侧，如图(2)根据所画图象可以看出，当m5.00102 g0.5 kg时，标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系，所以当F4.9 N时弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律由Fkx，可得k25 N/m.【答案】(1)见解析(2)4.9255在“探究弹簧弹力和伸长量的关系”实验中，采用如图10(甲)所示的实验装置，利用钩码的重力对弹簧提供恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将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(1)有一个同学通过以上实验，已经把6组数据对应的坐标在图(乙)中描出，请作出FL图象；(2)请根据你作的图象得出该弹簧的原长L0_cm，劲度系数k_N/m；(3)根据该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验内容及数据的表格(不必填写实验测得的具体数据)；(4)该同学实验时，把弹簧水平放置进行测量，与通常将弹簧悬挂进行测量相比较：优点是：_.缺点是：_.(甲)(乙)图10【解析】(2)由图象可知横轴截距为L05 cm.斜率为劲度系数k20 N/m.(4)水平放置弹簧时，弹簧的形变量与弹簧自重无关，只与钩码的重力有关，这是它的优点，但这种情况弹簧与桌面及绳子与滑轮间的摩擦力对实验结果的影响较大，造成实验误差，这是缺点【答案】(1)如图所示(2)520(3)记录数据的表格如表所示次数123456弹力F/N长度L/(102 m)(4)避免弹簧自身所受的重力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6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间的关系式：x_.(若用到比例系数，可用k表示，假设实验中合金丝直径的变化可忽略)长度L/cm伸长量x/cm拉力F/N5.000.2050.05.000.40100.010.000.4050.0(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)若有一根由上述材料制成的粗细相同的合金丝的长度为20 cm，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(2)由题目所给的数据分析可知：当力一定时，伸长量与长度成正比；当长度一定时，伸长量和力成正比，故xkFL(取一组数据验证，式中的k不为零)(3)研究伸长量与拉力、长度的关系时，可以先控制某一个量不变，如长度不变，再研究