高中物理 第三章 相互作用 課時(shí)自測(cè)8226;基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 新人教版必修1

1、實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課時(shí)自測(cè)·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.下列關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是 ( )a.實(shí)驗(yàn)中k的具體數(shù)值必須計(jì)算出來(lái)b.如果沒有測(cè)出彈簧原長(zhǎng),用彈簧長(zhǎng)度l代替x,f-l圖線也是過(guò)原點(diǎn)的一條直線c.利用f-x圖線可求出k值d.實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到線上,才能探究得到真實(shí)規(guī)律【解析】選c。“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中利用f-x圖線可求出k值,但不一定要求解出k值,實(shí)驗(yàn)中用彈簧長(zhǎng)度l代替x,f-l圖線不是過(guò)原點(diǎn)的一條直線,作圖時(shí)絕大多數(shù)點(diǎn)通過(guò)直線,偏離較大的點(diǎn)應(yīng)舍去。c項(xiàng)對(duì)。2.圖甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)情景。

2、用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺(tái)的輕質(zhì)彈簧,讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小f(從電腦中直接讀出)。所得數(shù)據(jù)記錄在表格中: 拉力大小f/n0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_cm。 (2)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在圖丙坐標(biāo)紙上作出f與x的關(guān)系圖象。(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為_n/m,彈簧的原長(zhǎng)為_cm。(均保留三位有效數(shù)字) 【解析】(1)由圖可知,彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度值為0.1 n,故讀數(shù)為63.60 n。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出對(duì)應(yīng)的

3、圖象如圖所示。(3)由胡克定律可知,圖象的斜率表示勁度系數(shù),則可知k= n/m=24.3 n/m。圖象與橫軸的交點(diǎn)為彈簧原長(zhǎng)。答案:(1)63.60(63.5563.65)(2)圖見解析(3)24.3(24.025.0)55.2(55.055.5)【補(bǔ)償訓(xùn)練】一位同學(xué)做“探究彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系”所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)如表,請(qǐng)你根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出分析。彈力f/n0.51.01.52.0彈簧原來(lái)長(zhǎng)度l0/cm15.015.015.015.0彈簧后來(lái)長(zhǎng)度l/cm16.017.117.919.0彈簧伸長(zhǎng)量x/cm(1)算出每一次彈簧的伸長(zhǎng)量,并將結(jié)果填在表中的空格內(nèi)。(2)在坐標(biāo)圖上作出f-x圖線。

4、(3)寫出圖線的函數(shù)表達(dá)式(x用cm作單位):_。 (4)函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義:_。 【解析】(1)彈力f/n0.51.01.52.0彈簧伸長(zhǎng)量x/cm1.02.12.94.0(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)在f-x坐標(biāo)圖上描點(diǎn),根據(jù)描的點(diǎn)作直線,使所描各點(diǎn)擬合在直線上(不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè))。(3)根據(jù)(2)中的f-x圖線知,f(x)是正比例函數(shù),設(shè)表達(dá)式為f=kx,將f=0.5 n、x=1.0 cm代入得k=0.5 n/cm故函數(shù)表達(dá)式為f=0.5x(n)。(4)函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)就是彈簧的勁度系數(shù)。答案:見解析3.(2018·廊坊高一檢測(cè)) 在“探究彈力和

5、彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力。實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端,每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度。 (1)有一個(gè)同學(xué)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)系圖中,請(qǐng)作出f-l圖線。(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)l0=_cm,勁度系數(shù)k=_n/m。 (3)試根據(jù)該同學(xué)以上的實(shí)驗(yàn)情況,幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的具體數(shù)據(jù))。(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較,優(yōu)點(diǎn)在于:_, 缺點(diǎn)在于:_。 【解析】(1

6、)f-l圖線如圖所示:(2)彈簧的原長(zhǎng)l0即彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度,由圖象可知,l0=5×10-2 m=5 cm。勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率,k=20 n/m。(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如表次數(shù)123456彈力f/n彈簧的長(zhǎng)度l/(×10-2 m)(4)優(yōu)點(diǎn)是:可以避免彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。缺點(diǎn)是:彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)斐蓪?shí)驗(yàn)誤差。答案:(1)見解析圖(2)520(3)、(4)見解析【補(bǔ)償訓(xùn)練】某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度(圈數(shù))的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示:一均勻長(zhǎng)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

7、、10、20、30、40、50、60圈處;通過(guò)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0.100 kg的砝碼時(shí),各指針的位置記為x。測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如表所示(n為彈簧的圈數(shù),取重力加速度為9.80 m/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(zhǎng)度為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)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:_,_。 (2)以n為橫坐標(biāo),1/k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(guò)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(zhǎng)度l0(單位為m)的關(guān)系表達(dá)式為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圖象如圖所示。(3)因-n圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,由圖可得圖線的斜率約為5.71×10-4 m/n,故有=5.71×10-4×n,即k= (n/m),由表中n與x0數(shù)據(jù)可知彈簧的圈數(shù)n與原長(zhǎng)l0的關(guān)系為n=500l0,故k= (n/m)。答案:(1)81.70.012 2(2)見解