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文档简介
1、弹簧伸长长度与弹力的关系要点一实验原理及操作技巧1. 在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,以下说法正确的是()A. 弹簧被拉伸时,能超出它的弹性限度B. 用悬挂石去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. 用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等分析:(1) 本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减石去码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探索弹力与弹簧的伸长量的关系,所以A错误,B正确.由于弹簧自身的重力,所以弹簧在未悬挂石去码时有一定的伸长量了,所以C错误;不同的弹簧,进度系数
2、不同,D错误故选B类型二实验数据的分析处理1.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,弹簧下端挂上石去码盘时,长度记为Lx;在秋码盘中每次增加10g石去码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表表:代表符与LoLxLWL-3uL-6La数值(cm)253527.3529.3531.3033.4353537.4D3930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长度为。(3)下图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是徒码的质量,横轴是弹
3、簧长度与的差值(填“L0或L1”)。(4)由图可知弹簧和的劲度系数为N/m通过图和表可知石去码盘的质量为g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)。分析:弹簧自然悬挂,故是竖直放置;充分利用测量数据,根据公式F=kAx可以计算出弹簧的劲度系数k.其中x为弹簧的形变量.解答:解:(1)用铁架台,一定是竖直悬挂;(2)弹簧晃动时测量无意义;(3)用毫米刻度尺测量长度是要估读到分度值的下一位,记录数据的最后一位是估读位,故数据L3记录不规范,由表可知所用刻度尺的最小刻度为1mm根据胡克定律公式F=kx,有F忡妇。*一$k=工=二座0一二=4.9N/kg由表格得到,弹簧原长为:L=25.3
4、5cm;挂硬码盘时:Lx=27.35cm;里土-上)4皿(。一27墓-0一薄海)根据胡克定律,硬码盘质量为:M=£=§$kg=0.01kg=10g;类型三创新拓展用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,17世纪英国物理学家胡克发现,金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比,这就是著名的胡克定律.这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础.现有一根用新材料制成的金属杆,长为4m横截面积为0.8cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000,由于这一拉力很大,杆又较长,直接测试有困难,就选用同种材料制成样品进行测试,通过测试取得数据如下:(1) 根据测试结
5、果,推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系.(2) 在寻找上述关系中,你运用了哪种科学研究方法?(1)材料长度为L,横截面积为S,伸长量为x,拉力为F,由测量数据可知当$F不变时,XOCL,当L、F不变时,L、S不变时,(2)运用控制FLJtCC$,改写成函数式|xctF,综合得条件法(或控制变量法、单因子法、归纳法)芯(其中k为比例系数)长度上500N7SONWOONtm0.05cn?004cm008Gin0.12cmO.tSctn2na0.05cn?O.UScxI).16cm0.24cmU.32cm3mQ.05co?0.12cm0.24cm0.36cm0.48c
6、mItn0.10cm30.02ctnO.D4ctn0OScmO.OEctnItn0.2U0.01CtnO.OiomO.03cna0.04ctn课后作业1.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,挂上石去码后测出弹簧伸长后的长度L,把(LL0)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()IZ(解析:由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丰0,所以选C.)2. 如图甲所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电A. 在弹性限度内该弹簧受到反向
7、压力时,劲度系数不变B. 弹力改变量与的弹簧长度的形变量成正比C. 该弹簧的劲度系数是200N/mD. 该弹簧在剪断一半后劲度系数不变蛰:一:乙脑相连。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象,如图乙所示。则下列判断正确的分析:A、根据胡克定律可知:F=k(1-10)=kx,即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度不成正比,故A错误;B、根据A选项的论述可知B正确;200N/m,故C错误;C、在弹力与弹簧形变量图象上,图象的斜率表示劲度系数,由此可知该弹簧的劲度系数是由于图象斜率不变,因此由实验可知该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变,故D正
8、确.故选:BD3. 某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.(1) 在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持状态.(2) 他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线,由此图线可得该弹簧的原长x0=cm劲度系数k=N/m(3) 他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度x=cm解析:1J避箕是妥直的.要减小误差,刻度尺必须与簧平行故刻度尺要伊持竖直状态:(2)建簧位于原任时,逾力为李,故原长为4cm;遂簧弹力为2N时r西簧的怅度为8cmr伸长量为4<F2NE;想据胡克定律F=kx,=-=50N/m;小O.
9、Q4rm(3)由图匚停乳拦黄的弹力为3NF根揖图b碍到弹簧的长度为10项;略亲为;(1)SBi(2)4*50;(3)10.4. 某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,测力计的挂钩可以同弹簧的下端接触),如图甲所示,若本实验的长度测量1,现要测出弹簧的原长V弹力k=工具只能测量露出筒外弹簧的长度10和弹簧的劲度系数,该同学通过改变1而测出对应任F,作出F-1图象如图乙所示,则弹簧的劲度系数为N/m弹簧的原长10=cm200N/m,20cm由C-10F与1的关系式为:F=k(l+h-1
10、0)=k1+k(h-10),从图象中可得直线的斜率为2N/cm,截距为20N,故弹簧试题分析:根据胡克定律的劲度系数k=2N/cm=200N/m,由k(h-10)=20N于是:l0=20cm5. 为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的石去码。实验记录了石去码的质量m与弹簧长度1的相应数据,对应点已在图上标出(g=9.8m/s2)9鳏<-3F2.0J15,V11.0Q5r'廉LLII'LLII'LIII.LILI4.410.012.014.01&.01B.QH辱朱)(1)作出m-l的关系图线;(2)弹簧的劲度系数为N/m解析
11、:(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点基本上在同.可以判盅m和I闻是一次函数关系.画r使尽可略的忠落在莎直线上,不在直窗比的翩的地分布在我两.如图所示00iotatnom。i*Jtii«m(2)弹力为零时簧的蚯度等于原岸故原氏为850cm:(3)由胡克定律4版傅:k=g*l<=0250N/mxI故答紊为:(1)如上图:(2)8,50cm;(3)0.2506. (1)为了探索弹力和弹簧伸长量的关系,李卫同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示图象.从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,而使图象上端成曲线,图象上端弯曲的原因是这两根弹簧的劲度系数分别N/m和N/m.若要制作一个精确程度较高的弹秤,应选弹簧秤.(2)在验证机械能守恒定律的实验中,下列说法正确的是A. 要用天平称重锤质量B. 选用质量大的重锤可减小实验误差C. 为使实验结果准确,应选择1、2两点间距离接近2mm勺纸带进行分析D. 实验结果总是动能增加略小于重力势能的减少.(1)向上穹曲的原因是超出了弹性限度,注意该图象中皴坐标为伸长量,横坐际为拉力,斜率的倒敖为葡度宗数r曰此可求出kA=ee.7N/mfkB=200N/mf由于A的荀度系鼓小因此髭精度高,我答窒为:超过弹第的律倒髓,66.7,2
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