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文檔簡介
備戰(zhàn)2023年高考物理實驗專題突破
實驗02彈簧彈力與形變量的關(guān)系
F思維突破
探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系
L{實驗?zāi)康模?/p>
培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實驗研究的科學(xué)方法
彈簧受到拉力會伸長,平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外
T實驗--原-理卜J力大小相等;彈簧的伸長量越大,彈力也就越大
[實驗器材)一|鐵架臺、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙
①安裝實驗儀器
②測量彈簧的伸長量(或總長)及所受的拉力(或所掛
口鉤碼的質(zhì)量),列表作出記錄,要盡可能多測幾組數(shù)據(jù)
基本突破
1.實驗原理
(1)如圖所示,彈簧下端懸掛鉤碼時會伸長,平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相
笠.
ii
si
wi
ii
so
a
□m
(2)用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立直角坐標(biāo)系,以縱坐標(biāo)表示彈力大
小F,以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x,在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組(x,用對應(yīng)的點(diǎn),
用平滑的曲線連接起來,根據(jù)實驗所得的圖線,就可探知彈力大小與形變量間的關(guān)系.
2.實驗器材
鐵架臺、建簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線.
3.實驗步驟
(1)將彈簧的一端掛在鐵架臺上,讓其自然下垂,用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度10,
即原長.
(2)如圖所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為如的鉤碼,測出此時彈簧的長度/”記錄g和八,得出
彈簧的伸長量汨,將這些數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中.
⑶改變所掛鉤碼的質(zhì)量,測出對應(yīng)的彈簧長度,記錄旗、機(jī)3、機(jī)4、沖和相應(yīng)的彈簧長度,2、
,3、14、k,并得出每次彈簧的伸長量X2、X3、X4、X5.
鉤碼個數(shù)長度伸長量X鉤碼質(zhì)量"?彈力F
一
0lo
1hX\=l\—lom\F\
2=
hX2h~hm2F2
3bX3=h~lo加3尸3
………??????
4.數(shù)據(jù)處理
(1)以彈力尸(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量X為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作
圖.用平滑的曲線連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量X變化的圖線.
(2)以彈簧的伸長量為自變量,寫出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式.首先嘗試一次函數(shù),如果不
行則考慮二次函數(shù).
(3)得出彈力和彈簧形變量之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.
5.注意事項
(1)不要超過彈性限度:實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多,以免彈簧被過度拉伸,超過彈
簧的彈性限度.
(2)盡量多測幾組數(shù)據(jù):要使用輕質(zhì)彈簧,且要盡量多測兒組數(shù)據(jù).
(3)觀察所描點(diǎn)的走向:本實驗是探究型實驗,實驗前并不知道其規(guī)律,所以描點(diǎn)以后所作
的曲線是試探性的,只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點(diǎn).
(4)統(tǒng)一單位:記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.
原型突破
處理實驗數(shù)據(jù)的方法
1.列表分析法:分析列表中彈簧拉力/與對應(yīng)彈簧的形變量Ax的關(guān)系,可以先考慮尸和
△x的乘積,再考慮尸和Ax的比值,也可以考慮尸和(Ax)2的關(guān)系或尸和g■的關(guān)系等,
結(jié)論:為常數(shù).
2.圖像分析法:作出尸一△+圖像,如圖所示.此圖像是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線,即廠和A
x成正比關(guān)系.
作圖的規(guī)則:
(1)要在坐標(biāo)軸上標(biāo)明軸名、單位,恰當(dāng)?shù)剡x取縱軸、橫軸的標(biāo)度,并根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)正確確
定坐標(biāo)起點(diǎn),使所作出的圖像幾乎占滿整個坐標(biāo)圖紙.若彈簧原長較長,則橫坐標(biāo)起點(diǎn)可以
不從零開始選擇.
(2)作圖線時,盡可能使直線通過較多坐標(biāo)描點(diǎn),不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對稱分布在直
線的兩側(cè)(若有個別點(diǎn)偏離太遠(yuǎn),則是因偶然誤差太大所致,應(yīng)舍去).
(3)要注意坐標(biāo)軸代表的物理量的意義,注意分析圖像的斜率、截距的意義.
【典例1】(2022?福建泉州模擬)某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù),緩沖裝置
如下圖所示,固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30。,彈簧固定在有機(jī)玻璃管
底端。實驗過程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個質(zhì)量為200g的鋼球(直
徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個從管口滑進(jìn),每滑進(jìn)一個鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個
數(shù)〃和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)〃,數(shù)據(jù)如下表所示。實驗過程中彈簧始終處于彈性限
度內(nèi)。采用逐差法計算每個小球?qū)?yīng)的彈簧壓縮量,進(jìn)而計算彈簧勁度系數(shù)。
n123456
Ln/cm21.0918.1115.0712.059.036.01
(1)利用的一4-^^:摟⑶計算彈簧的壓縮量:ALLgacm,AL,=9.08cm,AL,=
cm,滑進(jìn)每個鋼球?qū)?yīng)壓縮量的平均值為cm;(結(jié)果保留2位小數(shù))
(2)若不計摩擦,重力加速度g取9.80m//,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m。(結(jié)果保
留2位小數(shù))
創(chuàng)新突破
創(chuàng)新角度:實驗裝置的改進(jìn)
1.將彈簧水平放置或穿過一根水平光滑的直桿,在水平方向做實驗.消除了彈簧自重的影
響.
2.利用計算機(jī)及傳感器技術(shù),將彈簧水平放置,且一端固定在傳感器上,傳感器與計算機(jī)
相連,對彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時,計算機(jī)上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)
系圖像(如圖所示),分析圖像得出結(jié)論.
F7I4
/
20
/
]()
0/
-10-5/51015/cn\
/-10
-20
【典例2】(2022?重慶?一模)圖1為某同學(xué)探究"彈簧彈力與形變量關(guān)系"的實驗裝置,將輕
彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上,分別在彈簧下端掛上1個、2個、3個…質(zhì)量為m的鉤碼,
測得鉤碼靜止時對應(yīng)的彈簧長度/。下表是該同學(xué)記錄的數(shù)據(jù),彈簧始終在彈性限度內(nèi),重
力加速度g取lOm/s=,〃=50g。
鉤碼個數(shù)123456
彈簧長度〃cm15.8221.7227.6033.6139.5645.37
lv
os
2534)35404550*
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在題圖2中作出彈簧彈力尸與彈簧長度/的尸-/圖像;()
(2)由尸-/圖像可知,該彈簧的原長4=cm,勁度系數(shù)&=N/m。
(保留兩位有效數(shù)字)
真題突破
1、(2018?全國I卷?T22)如圖(a),一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤;一標(biāo)
尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成,主尺豎直固定在彈簧左邊:托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對
齊的裝置,簡化為圖中的指針.
lumuT^f,Thwmn汨標(biāo)主尺cm
(a)(b)
現(xiàn)要測量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù).當(dāng)托盤內(nèi)沒有祛碼時,移動游標(biāo),使其零刻度線對準(zhǔn)指
針,此時標(biāo)尺讀數(shù)為1.950cm;當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100kg的祛碼時,移動游標(biāo),再次使
其零刻度線對準(zhǔn)指針,標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)為cm.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/p>
為9.80m/s2,此彈簧的勁度系數(shù)為N/m(保留3位有效數(shù)字).
2、(2022?湖南卷?T11)小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等,
設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置,測量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實驗步驟如下:
(1)查找資料,得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g;
(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋,測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度/,記錄數(shù)據(jù)如下
表:
序號12345
硬幣數(shù)量〃/枚510152025
長度//cm10.5112.0213.5415.0516.56
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點(diǎn),繪制圖線;
(4)取出全部硬幣,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖(c)所示,
此時橡皮筋的長度為cm;
(5)由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為g(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
3、(2021?廣東卷?T11)某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù),緩沖裝置如圖所
示,固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30。,彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實
驗過程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小
于玻璃管內(nèi)徑)逐個從管口滑進(jìn),每滑進(jìn)一個鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個數(shù)〃
和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)4,數(shù)據(jù)如表所示。實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。
采用逐差法計算彈簧壓縮量,進(jìn)而計算其勁度系數(shù)。
0s
n123456
Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09
⑴利用M=4+3-4(i=1,2,3)計算彈簧的壓縮量:AA=6.03cm,AA2=6.08cm,
△L、=______cm,壓縮量的平均值互=8+以+乂=cm;
(2)上述互是管中增加個鋼球時產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量:
(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80m人2,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m。(結(jié)果保留
3位有效數(shù)字)
4、(2019?海南卷?T12)某同學(xué)利用圖(a)的裝置測量輕彈簧的勁度系數(shù)。圖中,光滑的
細(xì)桿和直尺水平固定在鐵架臺上,一輕彈簧穿在細(xì)桿上,其左端固定,右端與細(xì)繩連接;細(xì)
繩跨過光滑定滑輪,其下端可以懸掛祛碼(實驗中,每個祛碼的質(zhì)量均為m=50.0g),彈
簧右端連有一豎直指針,其位置可在直尺上讀出,實驗步驟如下:
①在繩下端掛上一個硅碼,調(diào)整滑輪,使彈簧與滑輪間的細(xì)線水平且彈簧與細(xì)桿沒有接觸;
②系統(tǒng)靜止后,記錄祛碼的個數(shù)及指針的位置;
③逐次增加祛碼個數(shù),并重復(fù)步驟②(保持彈簧在彈性限度內(nèi));
④用〃表示祛碼的個數(shù),1表示相應(yīng)的指針位置,將獲得的數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)。
回答下列問題:
(1)根據(jù)下表的實驗數(shù)據(jù)在圖(b)中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)并做出/—〃圖像;
112345
//cm10.4810.9611.4511.9512.40
(2)彈簧的勁度系數(shù)上可用祛碼質(zhì)量〃八重力加速度大小g及/-〃圖線的斜率a表示,表達(dá)
式為k=;若g取9.80m/s2,則本實驗中左=N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
圖⑹
5.(2014?浙江)在"探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系"時,某同學(xué)把兩根彈簧如圖1連接起來進(jìn)
(1)某次測量如圖2所示,指針示數(shù)為cm.
(2)在彈性限度內(nèi),將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端,得到指針48的示數(shù)〃和。如表
1.用表中數(shù)據(jù)計算彈簧A的勁度系數(shù)為一N/m(重力加速度g=10m/s2).由表中數(shù)據(jù)—
(填"能"或"不能")計算出彈簧B的勁度系數(shù).
6.(2015?福建)某同學(xué)做"探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗.
①圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,其示數(shù)為7.73cm,圖乙是在彈簧下端
懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,此時彈簧的伸長量即為cm;
②本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力,關(guān)于此操作,下列選項中規(guī)
范的做法是;(填選項前的字母)
A.逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重
B.隨意增減鉤碼,記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重
③圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量即與彈力F的關(guān)系圖線,圖線的AB段明顯偏離直線
OA,造成這種現(xiàn)象的主要原因是.
7.(2008?北京)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,并測彈簧的勁度系數(shù)&.做法
是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),
并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上.當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示的刻度數(shù)值記作
Lo,彈簧下端掛一個50g的祛碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作彈簧下端掛兩個50g的
祛碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作乙2;......;掛七個50g的祛碼時,指針指示的刻度數(shù)值記
作人
(1)下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值,其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤,它們的代表符
號分別是一和—.
測量記錄表:
代表符號4LiL3£4£54£7
刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.1
(2)實驗中,力和少兩個值還沒有測定,請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中
(3)為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計算出了三
個差值:di=L4~Lo=6.9Ocm,d2=L5—L/=6.90cm,</.;=L6—£,2=7.00cm.請你給出第四個差值:
d4-=cm.
(4)根據(jù)以上差值,可以求出每增加50g祛碼的彈簧平均伸長量/L用力、必、d3、
心表示的式子為:4L尸—,代入數(shù)據(jù)解得—cm.
(5)計算彈簧的勁度系數(shù)(g取9.8
8.(2015?四川)(1)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時,安裝好實驗裝置,讓刻度尺
零刻度與彈簧上端平齊,在彈簧下端掛1個鉤碼,靜止時彈簧長度為。,如圖1所示,圖2
是此時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)
I尸cm。在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼,靜止時彈簧長度
分別是小仄/5.已知每個鉤碼質(zhì)量是50g,掛2個鉤碼時,彈簧彈力尸2=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0作出
F-x曲線,得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。
圖1圖2
9.(2014?全國)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)h與其長度(圈數(shù))的關(guān)系。實驗裝置如
圖所示:一均勻長彈簧豎直懸掛,7個指針產(chǎn)。、B、P2、丹、P4、P5、凡分別固定在彈簧上
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,凡指向0刻度。設(shè)彈簧下端未掛重物時,各指針的位置記為掛有質(zhì)量為0.100kg
的祛碼時.,各指針的位置記為X。測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示(”為彈簧的圈數(shù),
重力加速度取9.80m/s2),已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個彈簧的自由長度為11.88cm。
⑴將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:①;②
「2
PlP3P4P.5P6
xo(cm)2.044.066.068.0510.0312.01
x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41
n102030405060
k(N/m)163①56.043.633.828.8
]_
0.0061②0.01790.02290.02960.0347
k(m/N)
⑵以〃為橫坐標(biāo),:為縱坐標(biāo),在答題卷給出的坐標(biāo)紙上畫出?-〃圖像___________。
kk
⑶題(2)圖中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點(diǎn)。若從實驗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)上與其圈數(shù)〃的關(guān)系的表達(dá)式為hN/m;該彈簧的勁
度系數(shù)4與其自由長度/。(單位為相)的關(guān)系的表達(dá)式為代N/m。
10.(2012?廣東)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.
(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè),彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________
方向(填"水平"或"豎直").
(2)彈簧自然懸掛,待彈簧時,長度記為L。,彈簧下端掛上祛碼盤時,長度記為及;
在祛碼盤中每次增加10g祛碼,彈簧長度依次記為L至4,數(shù)據(jù)如下表表:
代表符LoLxLi1-21-3L4Ls
號
數(shù)值
25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30
(cm)
表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號為.由表可知所用刻度尺的最小分度為
(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是祛碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長度與
的差值(填"A?;蛐?).
70
60
50
40
30
20
10
(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N/m;通過圖和表可知祛碼盤的質(zhì)量為
g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2).
11.(2010?浙江)在"探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系"實驗中,甲、乙兩位同學(xué)選用不同
的橡皮繩代替彈簧,為測量橡皮繩的勁度系數(shù),他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼(每個
鉤碼的質(zhì)量均為m=0.1kg,取g=10m/s2),并記錄繩下端的坐標(biāo)X%(下標(biāo)i表示掛在繩下端
鉤碼個數(shù)).然后逐個拿下鉤碼,同樣記錄繩下端面的坐標(biāo)Xw,繩下端面坐標(biāo)的值為=(X
/2的數(shù)據(jù)如下表:
橡皮繩下端的坐標(biāo)(X/mm)
掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)
甲乙
1216.5216.5
2246.7232.0
3284.0246.5
4335.0264.2
5394.5281.3
6462.0301.0
(1)同一橡皮繩的Xm_________________X減i(大于或小二F);
(2)同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求(甲或乙);
(3)選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k(N/m);
(4)為了更好的測量勁度系數(shù),在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些—?
模擬突破
1.(2022?福建省福州第一中學(xué)模擬)小胡同學(xué)做"探究彈簧彈力與伸長量的關(guān)系”實驗,測
量彈簧原長時為了方便,他把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧的原長/。
=8cm,然后把彈簧懸掛在鐵架臺上,將6個完全相同的鉤碼逐個加掛在彈簧的下端如圖甲
所示,測出每次彈簧對應(yīng)的伸長量X,得到彈簧的伸長量x與鉤碼質(zhì)量,〃的關(guān)系圖像如圖乙
所示。(g取lOm/s?)。
6
4
2
108
6
4
2
(1)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)七N/m(保留2位有效數(shù)字)。
(2)由于測量彈簧原長時沒有考慮彈簧自重、使得到的圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)O,.這樣通過圖
像測得的勁度系數(shù)k相對真實值("偏大""偏小"或者"不變")。
2.(2022?福建省德化第一中學(xué)模擬)橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力尸
成正比,即尸=&,k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)。理論與實驗都表明%=券YS,
其中丫是由材料決定的常數(shù),材料力學(xué)中稱之為楊氏模量。
A.NB.mC.N/mD.N/m2
(2)某同學(xué)通過實驗測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù),做出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像
如上圖所示。由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)%=N/mo
(3)若該橡皮筋的原長是15.0cm,橫截面積是1.0mm"則該橡皮筋的楊氏模量丫的大小
是(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
3.(2022?湖北武漢模擬)某同學(xué)用如圖所示的裝置測量彈簧的勁度系數(shù)左。將彈簧豎直懸
掛在鐵架臺上,指針固定在彈簧上《處,將刻度尺豎直固定在彈簧一側(cè),在彈簧下端依次懸
掛2個到7個祛碼,當(dāng)祛碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時,測出彈簧受到的拉力4與指針?biāo)傅目潭瘸?/p>
示數(shù)乙,實驗記錄如下:
祛碼個數(shù)"234567
F,(N)0.981.471.962.452.943.43
((cm)17.6519.8221.9824.1526.3228.45
彈簧伸長量X"=4+3-4(cm)6.50①6.47
回答下列問題:
(1)由表可知所用刻度尺的分度為;
(2)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:①二;
(3)根據(jù)逐差法計算出彈簧的勁度系數(shù)上=N/cm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);
(4)如圖所示,若將固定在彈簧上<處的指針改為固定在彈簧上6處,重做上述實驗,則
測得的勁度系數(shù)女'k(選填"大于""等于""小于")o
刻
度
尺
4.(2022?廣東中山?高三期末)某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置來"探究彈簧彈力與形變量的
(1)把彈簧平放在水平桌面上,測出彈簧的原長初;
(2)測出一個鉤碼的質(zhì)量機(jī)。;
(3)將該彈簧懸吊在鐵架臺上讓彈簧自然下垂,測出此時彈簧長度如
(4)掛上一個鉤碼,測出此時彈簧長度
(5)之后逐漸增加鉤碼的個數(shù),并測出彈簧對應(yīng)的長度分別為〃(,?為鉤碼個數(shù));
(6)計算出x=用x作為橫坐標(biāo),鉤碼的總質(zhì)量作為縱坐標(biāo),作出的圖線如乙圖所
示.請根據(jù)以上操作、記錄和圖像回答以下問題:
①你認(rèn)為m-x圖像不過原點(diǎn)的原因是;
②已知鉤碼質(zhì)量〃“0.20kg,重力加速度g=9.8m/s2,利用圖乙求得彈簧勁度系數(shù)
&=N/m(保留兩位有效數(shù)字);
③,"子圖像沒過坐標(biāo)原點(diǎn),對于測量彈簧的勁度系數(shù)(選填"有"或"無")影響;
④將x=/,作為橫坐標(biāo),鉤碼的總質(zhì)量作為縱坐標(biāo),實驗得到圖線應(yīng)是圖中的o
(填寫下列四幅圖的對應(yīng)的字母選項)
5.(2022?福建?莆田二中模擬)某實驗小組研究橡皮筋伸長量與所受拉力的關(guān)系。實驗器材
有:一條兩端帶有細(xì)繩套的橡皮筋,鉤碼若干,刻度尺,鐵架臺等。
(1)以下實驗裝置安裝最為合理的是:
(2)將橡皮筋上端固定在鐵架臺上,在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20g),
每增掛一個鉤碼均記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量x(橡皮筋始終在彈性限度內(nèi)),記錄多組實驗
數(shù)據(jù)如下表:
鉤碼個數(shù)12345678
F(N)0.1960.3920.5880.7840.9801.1761.3721.568
x(mm)2.79.017.728.042.457.774.891.7
(3)如圖所示,以拉力廠為橫坐標(biāo),橡皮筋伸長量x為縱坐標(biāo),根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上
進(jìn)行描點(diǎn);
v/mm
(4)根據(jù)x-尸圖判斷:橡皮筋彈力與橡皮筋伸長量________(填"是"或"不是")正比關(guān)系;
(5)根據(jù)圖可知,當(dāng)橡皮筋伸長量為50.0mm時,該橡皮筋的彈力大小為N(結(jié)
果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。
6.(2022?河北唐山?三模)如圖所示,有兩條長度不同的彈性繩。兩繩上端固定在同一位置,
下端系在一個輕質(zhì)勾上。兩繩在同一豎直面內(nèi),不纏繞。1的長度比2短,1自然伸長時,2
處于松弛狀態(tài)?,F(xiàn)測量這兩條彈性繩的勁度系數(shù)。進(jìn)行以下操作:每個鉤碼質(zhì)量為100g,g
取10m/s?。
①測量短繩的自然長度
②下端逐個加掛鉤碼。測量短繩1的長度L,并記錄對應(yīng)鉤碼數(shù)量〃。兩條彈性繩一直處于
彈性限度內(nèi);
③在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系。以L為縱坐標(biāo),以所掛鉤碼數(shù)為橫坐標(biāo),描出部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖所
④根據(jù)圖像求出彈性繩的勁度系數(shù)勺、h。
(1)加掛第個鉤碼,彈性繩2開始繃緊;
(2)彈性繩1、2的勁度系數(shù)分別為占=N/m,k2=N/m。
7.(2022?湖南懷化?一模)橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi),伸長量x與彈力F成正比,
即尸=麻,/的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān),理論與實踐都表明
,材料力學(xué)上稱之為楊氏模量。
(1)在國際單位制中,楊氏模量丫的單位應(yīng)該是.
A.NB.mC.N/m
D.Pa
(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋,應(yīng)用如圖1所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量
丫的值.首先利用刻度尺測得橡皮筋的長度L=20.00cm,利用測量工具測得橡皮筋未受到
拉力時的直徑O=4.000mm,那么測量工具應(yīng)該是。
(3)做出橡皮筋受到的拉力尸與伸長量x的圖象,如圖2所示,由圖象可求得該橡皮筋的
勁度系數(shù),那么,這種橡皮筋的丫值等于(只要填寫丫的數(shù)值并保留兩位有效數(shù)字)
8.(2022?山東濟(jì)南?二模)某物理小組通過查閱資料得知,彈性材料的彈性系數(shù)人=丫],其
中心是彈性材料未受力時的長度,s是橫截面積,y是由材料決定的一個常數(shù),材料力學(xué)上
稱之為楊氏模量,在國際單位制中單位為Pa。該物理小組
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