高中物理 第三章 相互作用 課后提升訓(xùn)練 實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版必修1

1、課后提升訓(xùn)練 實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系(25分鐘50分)1.(8分)(多選)如圖甲所示,一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上,傳感器與電腦相連。當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí),在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力的關(guān)系圖象,如圖乙所示。則下列判斷正確的是()a.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比b.彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比c.該彈簧的勁度系數(shù)是200n/md.該彈簧受到反向壓力時(shí),勁度系數(shù)不變【解析】選b、c、d。彈力f與彈簧形變量x的關(guān)系圖象為過原點(diǎn)的直線,說明彈力與彈簧形變量成正比,與彈簧的長度不成正比,a錯(cuò),b對;彈簧的勁度系數(shù)k=n/m=200n/m,c對;彈簧

2、的勁度系數(shù)由彈簧的自身因素決定,與其受拉力或壓力無關(guān),d對。2.(12分)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時(shí),安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊,在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼,靜止時(shí)彈簧長度為l1,如圖甲所示,圖乙是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖,示數(shù)l1=_cm。在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼,靜止時(shí)彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5。已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量是50g,掛2個(gè)鉤碼時(shí),彈簧彈力f2=_n(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2)。要得到彈簧伸長量x,還需要測量的是_,作出f-x曲線,得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系?！窘馕觥坑蓤D乙可估讀

3、為25.85cm。掛2個(gè)鉤碼時(shí),彈簧彈力等于鉤碼的重力,即f2=2mg=0.98n。由于彈簧伸長量等于彈簧現(xiàn)在的長度減去彈簧原長,因此要得到伸長量,還需要測量彈簧原長。答案:25.850.98彈簧原長3.(14分)為了探求彈簧彈力f和彈簧伸長量x的關(guān)系,李強(qiáng)同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測試,根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象,從圖象上看,該同學(xué)沒能完全按實(shí)驗(yàn)要求做,使圖象上端成為曲線,圖線上端成為曲線是因?yàn)開。甲彈簧的勁度系數(shù)為_n/m,乙彈簧的勁度系數(shù)為_n/m。若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測力計(jì),應(yīng)選彈簧_(選填“甲”或“乙”)?！窘馕觥繄D線上端彎曲,表明拉力過大,已經(jīng)使彈簧的形變超

4、過了彈簧的彈性限度。k甲=n/m66.7n/m,k乙=n/m=200n/m。如果制作精確度比較高的彈簧測力計(jì),應(yīng)選用勁度系數(shù)比較小的彈簧,故應(yīng)選用甲彈簧。答案:彈簧的形變超過了彈性限度66.7200甲【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2017·南通高一檢測)下表是某同學(xué)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中測得的幾組數(shù)據(jù),g取10m/s2。則:懸掛砝碼質(zhì)量/g50100150200250彈簧伸長量/cm2.305.087.889.8012.5(1)請?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)紙上作出f-x圖象。(2)寫出圖象的函數(shù)表達(dá)式。(3)解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。(4)若彈簧的原長為l0=40cm,以彈簧的總長為自變

5、量,寫出f-l的表達(dá)式,并說明圖象和f-x圖象的區(qū)別?！窘馕觥?1)f-x圖象如圖所示。(2)從f-x的圖象知,彈簧的彈力f與伸長量x成正比,在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)代入k=,可得直線的斜率為k=0.2n/cm=20n/m。所以該彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式為f=kx=20n/m·x。(3)彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系是f=kx,式中的常數(shù)k表示使彈簧伸長1m時(shí)所需彈力為20n,即勁度系數(shù)。(4)設(shè)彈簧的總長為l,則f=kx=k(l-l0)=20n/m·l-8n。所作的f-l圖象在橫軸有截距,其物理意義即為彈簧的原長,而f-x圖象沒有橫軸截距。答案:(1)圖見解析(2)f=

6、20n/m·x(3)20n/m是彈簧的勁度系數(shù)(4)f=20n/m·l-8n,f-l圖象在橫軸有截距,其物理意義即為彈簧的原長,而f-x圖象沒有橫軸截距4.(16分)某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,一均勻長彈簧豎直懸掛,7個(gè)指針p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0、10、20、30、40、50、60圈處;通過旁邊豎直放置的刻度尺,可以讀出指針的位置,p0指向0刻度。設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí),各指針的位置記為x0;掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時(shí),各指針的位置記為x。測量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如表所示(n為彈簧的圈

7、數(shù),取重力加速度為9.80m/s2)。已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個(gè)彈簧的自由長度為11.88cm。p1p2p3p4p5p6x0/cm2.044.066.068.0510.0212.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k/(n/m)16356.043.633.828.8/(m/n)0.00610.01790.02290.02960.0347(1)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:_,_。(2)以n為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在圖乙給出的坐標(biāo)紙上畫出-n圖象。(3)圖乙中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點(diǎn),若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧,該彈簧的勁度系

8、數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k=_n/m;該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k=_n/m?！窘馕觥?1)由胡克定律得,mg=k·x,由表中數(shù)據(jù)知,x=(5.26-4.06)cm=1.20cm,代入得k81.7n/m。0.012 2m/n。(2)-n圖象如圖所示。(3)由圖象得斜率約為0.000 572,即=0.000 572n,所以k=。由題意,每圈彈簧的長度l=cm,則自由長度為l0的彈簧的圈數(shù)n=將其代入k=得, 答案:(1)81.70.012 2(2)圖見解析(3)(在之間均同樣給分)之間均同樣給分)【補(bǔ)償訓(xùn)練】某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做探究彈力和

9、彈簧伸長關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他先測出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個(gè)增加砝碼,測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下:砝碼質(zhì)量m/×102g01.002.003.004.005.006.007.00標(biāo)尺刻度x/×10-2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在_n范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律。這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_n/m?！窘馕觥?1)根據(jù)表格中所測數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如圖所示:(2)從x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可以看出,在04.9n范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系曲線是一條直線,這說明在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律,由曲線斜率的倒數(shù)可求得彈簧的勁度系數(shù)為k=n/m=25.0n/m。答案:(1)見解析圖(2)04.925.06edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f