相互作用22实验探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系课堂检测含解析鲁科必修第一册

实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系1.(多项选择)在“探究弹簧伸长量与弹力的关系〞实验中,以下说法正确的选项是()A.弹簧被拉伸时,不能超出其弹性限度B.测弹簧的原长时,应将弹簧平放在水平桌面上C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应保证弹簧处于竖直位置且平衡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【解析】选A、C。本实验中应以同一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力,从而探究弹力与弹簧伸长量的关系;但在测原长时,应把弹簧竖直悬挂,自然伸长时测量,这样可以防止弹簧自身重力对测量结果的影响。那么A、C正确,B、D错误。2.(多项选择)用如下图的装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系〞实验,以下说法正确的选项是 ()A.要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量B.为减小实验误差,应多测几组数据C.每次增加的钩码数量必须相等D.通过实验可知,在弹性限度内,弹力与弹簧的长度成正比【解析】选A、B。弹簧被拉伸时,要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量,方便研究弹力与形变量的关系,故A正确;为减小实验误差,应多测几组数据,故B正确;每次增加的钩码数量不必相等,故C错误;在弹性限度内,弹力与形变量成正比,故D错误。3.某同学在做“探究弹簧形变量与弹力的关系〞的实验时,将一轻弹簧竖直悬挂使其自然下垂,用刻度尺测出自然长度;然后在弹簧下端悬挂钩码对其施加向下的拉力F,测出相应的弹簧长度,再计算出弹簧的伸长量x;改变拉力F的大小(在弹性限度之内),测出多组数据,作出F与x的关系图线如下图,由图线可求得弹簧的劲度系数为____________N/m。假设测得弹簧的自然长度为0.1m,所用钩码的质量均为50g,当挂3个钩码时,弹簧的长度为____________m。(取g=10m/s2)【解析】由胡克定律及题图知,题图的斜率表示弹簧的劲度系数;k=N/m=50N/m。当挂3个钩码时,F=3mg=1.5N,x==m=0.03m,故弹簧的长度x总=x+x0=(0.03+0.1)m=0.13m。答案:500.134.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(a)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、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0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x,测量结果及局部计算结果如表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k/N·m-1163①56.043.633.828.8/m·N-10.0061②0.01790.02290.02960.0347(1)将表中数据补充完整:①_______________,②_______________。(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出-n图像。(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。假设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)的关系的表达式为k=____________N/m(计算结果保存三位有效数字)。【解析】(1)①由胡克定律F=kΔx可得:k===N/m=81.7N/m。②=m/N=0.0122m/N。(2)通过描点作图可得到一条直线,如下图。(3)由图线可知直线的斜率为5.71×10-4m/N,故函数关系满足=5.71×10-4×n,即k