高中物理 第三章 相互作用 课时自测8226;基础达标 实验1 实验探究弹力和弹簧伸长的关系 新人教版必修1

1、实验1 实验探究弹力和弹簧伸长的关系课时自测·基础达标1.下列关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验的说法中正确的是 ( )a.实验中k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代替x,f-l图线也是过原点的一条直线c.利用f-x图线可求出k值d.实验时要把所有点连到线上,才能探究得到真实规律【解析】选c。“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中利用f-x图线可求出k值,但不一定要求解出k值,实验中用弹簧长度l代替x,f-l图线不是过原点的一条直线,作图时绝大多数点通过直线,偏离较大的点应舍去。c项对。2.图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。

2、用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧,读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小f(从电脑中直接读出)。所得数据记录在表格中: 拉力大小f/n0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为_cm。 (2)根据所测数据,在图丙坐标纸上作出f与x的关系图象。(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为_n/m,弹簧的原长为_cm。(均保留三位有效数字) 【解析】(1)由图可知,弹簧测力计的最小分度值为0.1 n,故读数为63.60 n。(2)根据表中数据利用描点法得出对应的

3、图象如图所示。(3)由胡克定律可知,图象的斜率表示劲度系数,则可知k= n/m=24.3 n/m。图象与横轴的交点为弹簧原长。答案:(1)63.60(63.5563.65)(2)图见解析(3)24.3(24.025.0)55.2(55.055.5)【补偿训练】一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据如表,请你根据表中数据作出分析。弹力f/n0.51.01.52.0弹簧原来长度l0/cm15.015.015.015.0弹簧后来长度l/cm16.017.117.919.0弹簧伸长量x/cm(1)算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在表中的空格内。(2)在坐标图上作出f-x图线。

4、(3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位):_。 (4)函数表达式中常数的物理意义:_。 【解析】(1)弹力f/n0.51.01.52.0弹簧伸长量x/cm1.02.12.94.0(2)根据表格数据在f-x坐标图上描点,根据描的点作直线,使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧)。(3)根据(2)中的f-x图线知,f(x)是正比例函数,设表达式为f=kx,将f=0.5 n、x=1.0 cm代入得k=0.5 n/cm故函数表达式为f=0.5x(n)。(4)函数表达式中常数就是弹簧的劲度系数。答案:见解析3.(2018·廊坊高一检测) 在“探究弹力和

5、弹簧伸长量的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图所示。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。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测量后把6组数据描点在坐标系图中,请作出f-l图线。(2)由此图线可得出该弹簧的原长l0=_cm,劲度系数k=_n/m。 (3)试根据该同学以上的实验情况,帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。(4)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于:_, 缺点在于:_。 【解析】(1

6、)f-l图线如图所示:(2)弹簧的原长l0即弹力为零时弹簧的长度,由图象可知,l0=5×10-2 m=5 cm。劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20 n/m。(3)记录数据的表格如表次数123456弹力f/n弹簧的长度l/(×10-2 m)(4)优点是:可以避免弹簧自身重力对实验的影响。缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差。答案:(1)见解析图(2)520(3)、(4)见解析【补偿训练】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示: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

7、、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(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(n/m)16356.043.633.828.81/k(m/n)

8、0.006 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,1/k为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出-n图象。(3)图乙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)的关系表达式为k=_n/m。 【解析】(1)由胡克定律有k= n/m81.7 n/m,故有0.012 2 m/n。(2)-n图象如图所示。(3)因-n图线是一条过原点的直线,由图可得图线的斜率约为5.71×10-4 m/n,故有=5.71×10-4×n,即k= (n/m),由表中n与x0数据可知弹簧的圈数n与原长l0的关系为n=500l0,故k= (n/m)。答案:(1)81.70.012 2(2)见解