第4课时 试验一 探究弹力和弹簧伸长的关系

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1.(2023惠州高三调研)某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系〞试验.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,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最终画出的图线可能是以下所示图线的哪一个(C)

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≠0,所以选C.

2.如图(甲)所示,一根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大小的关系图象,如图(乙)所示.则以下判断不正确的是(A)

A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比

B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变

解析:由题图(乙)知,Fx是一个过原点的直线,k=知选项A错,选项B、C、D正确.应选A.

N/m=200N/m,可

3.(2023安徽名校高三模拟)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0.25m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内),如图(甲)所示,假使本试验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变挂钩码的个数来改变l,作出Fl图线如图(乙)所示.

(1)由此图线可得出的结论是;

(2)弹簧的劲度系数为N/m,弹簧的原长l0=m;(3)该同学试验时,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)由图(乙)可知F≥10N时,弹力与伸长量之间的函数关系为线性关系,故可知在弹性限度内弹力和弹簧的伸长量成正比;(2)由图(甲)知,弹簧伸长量为h+l-l0,由胡克定律得

F=k(h+l-l0),Fl图象的斜率表示弹簧的劲度系数,由图(乙)得k=100N/m;

将l=0时,F=10N代入上式可得:l0=0.15m;

(3)由于弹簧水平放置故可以避免弹簧自身重力对试验的影响;但是弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成挂钩的重力略大于弹簧的弹力而引起误差.

答案:(1)在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比;(2)1000.15

(3)避免弹簧自身重力对试验的影响弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦造成试验误差

4.(2023重庆冲刺卷)某同学利用如图(甲)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系〞的试验.

(1)在安装刻度尺时,必需使刻度尺保持状态.

(2)他通过试验得到如图(乙)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.

解析:(1)为了减小测量误差,刻度尺需和弹簧保持平行,所以要保持竖直状态.

(2)在拉力为零的时候弹簧长度即弹簧的原长,由图(乙)可知弹簧的原长为4cm.根据胡克定律F=kx可知,图(乙)中图线的斜率为弹簧的劲度系数,大小为k==

=50N/m.

答案:(1)竖直(2)450

5.为了摸索弹力和弹簧伸长的关系,某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如下图图象.

(1)从图象上看,该同学没能完全依照试验要求做,从而使图象上端成

为曲线,图象上端成为曲线是由于.(2)这两根弹簧的劲度系数分别为N/m和N/m;若要制作一个确切程度较高的弹簧测力计,应选弹簧.(计算结果保存三位有效数字)

(3)从上述数据和图线中分析,请对这个研究课题提出一个有价值的建议.

建议:.解析:(1)在弹性范围内弹簧的弹力与形变量成正比,超过弹簧的弹性范围,则此规律不成立,所以所给的图象上端成为曲线,是由于形变量超过弹簧的弹性限度.

(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为:k甲=k乙=

==

N/m≈66.7N/mN/m=200N/m.

要制作一个确切程度较高的弹簧测力计,应选用一定的外力作用时