廣西專版2024-2025學年新教材高中物理第3章相互作用-力1重力與彈力課時2實驗探究彈簧彈力與形變量的關系課后訓練新人教版必修第一冊

課時2試驗:探究彈簧彈力與形變量的關系課后·訓練提升1.關于探究彈簧彈力和伸長量的關系的試驗,下列說法正確的是()A.試驗中k的詳細數(shù)值必需計算出來B.假如沒有測出彈簧原長,用彈簧長度l代替x,F-l圖線也是過原點的一條直線C.利用F-x圖線可求出k值D.作圖時要把全部點連到線上,才能探究得到真實規(guī)律答案C解析探究彈簧彈力和伸長量的關系的試驗中利用F-x圖線可求出k值,但不肯定要求解出k值,選項A錯誤,C正確;試驗中用彈簧長度l代替x,F-l圖線不是過原點的一條直線,選項B錯誤;作圖時直線要過絕大多數(shù)點,偏離較大的點應舍去,選項D錯誤。2.某同學做探究彈簧彈力與伸長量的關系的試驗,他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用刻度尺測出彈簧的原長l0,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度l,把l-l0作為彈簧的伸長量x。這樣操作,由于彈簧自身重力的影響,最終畫出的圖線可能是()答案C解析由于彈簧自身重力的影響,當不掛鉤碼時,彈簧的伸長量x>0,選項C正確。3.利用如圖甲所示的裝置探究彈簧彈力與形變量的關系。(1)對于該試驗,下列操作規(guī)范的是(填字母代號)。

A.固定刻度尺時,保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對齊且豎直并靠近彈簧B.試驗中隨意增加鉤碼的個數(shù)C.試驗中僅把彈簧豎直懸掛,待穩(wěn)定時測量彈簧的原長D.試驗數(shù)據(jù)處理時,把全部的描點用折線連起來(2)試驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次測出相應的彈簧總長度l,測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標圖中,作出的F-l圖線如圖乙所示。由此圖線可得出該彈簧的原長l0=cm,勁度系數(shù)k=N/m。

答案(1)AC(2)516解析(1)固定刻度尺時,保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對齊且豎直并靠近彈簧,選項A正確;試驗過程應使彈簧始終在彈性限度內(nèi),因此試驗中不能隨意增加鉤碼的個數(shù),選項B錯誤;為防止彈簧自重對試驗的影響,試驗中僅把彈簧豎直懸掛待穩(wěn)定時測量彈簧的原長,選項C正確;試驗數(shù)據(jù)處理時,應依據(jù)試驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點,然后作出圖像,圖像應是直線而不是折線,選項D錯誤。(2)由題圖所示圖像可知,F=0時l=0.05m=5cm,則彈簧的原長為5cm。彈簧的勁度系數(shù)k=ΔFΔl4.甲、乙兩個物理試驗小組分別探究彈簧彈力和伸長量的關系。(1)甲組同學利用圖甲所示的裝置,將彈簧的上端與刻度尺的零刻度對齊,讀出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指刻度尺的刻度值,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個增加鉤碼,依次讀出指針所指刻度尺的刻度值,所讀數(shù)據(jù)列表如下:(彈簧始終未超過彈性限度,重力加速度g取9.8m/s2)試驗次數(shù)123456鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150刻度尺讀數(shù)x/cm6.008.349.4810.6411.79①試驗中掛30g鉤碼時刻度尺的讀數(shù)如圖甲所示,請你將這個測量值填入記錄表中。②該小組依據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖乙中的坐標紙上建立x-m坐標系,并描出5組測量數(shù)據(jù),請你將第2組數(shù)據(jù)描在坐標紙上,并畫出x-m的關系圖線。③作出的圖線與坐標系縱軸有一截距,其表示的物理意義是;該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(2)乙組同學利用圖丙所示的裝置,用與甲組同樣規(guī)格的彈簧做試驗,他們將彈簧左端與刻度尺的零刻度對齊,讀出不掛鉤碼時彈簧右端指針所指刻度尺的刻度值,然后通過定滑輪在彈簧右端的細繩上掛上鉤碼,并逐個增加鉤碼,依次讀出指針所指刻度尺的刻度值。之后他們經(jīng)驗了與甲組同樣的試驗步驟,最終甲、乙兩組將測出的勁度系數(shù)進行比對,發(fā)覺乙組的測量結(jié)果總比甲組的測量結(jié)果稍大一些,其緣由是,這種誤差叫(選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”)。

丙答案(1)①7.15②圖見解析③彈簧的原長25.3(2)滑輪與軸及滑輪與細繩之間有摩擦系統(tǒng)誤差解析(1)①刻度尺上精確讀出7.1cm,估讀0.05cm,所以應為7.15cm。②在圖乙上作圖,如圖所示。③還沒有掛重物時,彈簧的長度為彈簧的原長。由胡克定律可知mg=k(x-x0),變形得x=gkm+x0,所以gk=K(其中K為圖乙中的斜率)。代入數(shù)據(jù)后得k=25(2)滑輪與軸及滑輪與細繩之間的摩擦使測量產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。5.某同學做探究彈簧彈力和伸長量的關系的試驗。(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的刻度尺刻度,其示數(shù)為7.73cm;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的刻度尺刻度,此時彈簧的伸長量Δl為cm。

(2)本試驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來變更彈簧的彈力,關于此操作,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,登記每增加一只鉤碼后指針所指的刻度尺刻度和對應的鉤碼總重B.隨意增減鉤碼,登記增減鉤碼后指針所指的刻度尺刻度和對應的鉤碼總重(3)圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線,圖線的AB段明顯偏離直線OA,造成這種現(xiàn)象的主要緣由是。

答案(1)6.93(2)A(3)鉤碼重力超出彈簧的彈性限度解析(1)由題圖乙刻度尺刻度可知示數(shù)l2=14.66cm,Δl=l2-l1=6.93cm。(2)為防止彈簧超出彈性限度,應漸漸增加鉤碼,選項A正確。(3)由題圖知,AB段對應的伸長量與彈力不成線性關系,主要緣由是鉤碼重力超出彈簧的彈性限度。6.橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi),彈力F與伸長量x成正比,即F=kx,k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度l、橫截面積S有關。理論與實踐都表明k=YSl,其中Y是一個由材料確定的常數(shù),材料力學上稱之為楊氏模量。在國際單位制中,楊氏模量Y(1)有一段橫截面是圓形的橡皮筋,應用如圖所示的試驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值。首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度l=20.00cm,利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D=4.000mm,那么測量工具a應當是,測量工具b應當是。

(2)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的試驗記錄。拉力F/N510152025伸長量x/cm1.63.24.76.48.0請作出F-x圖像,由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k=N/m。

(3)這種橡皮筋的Y值等于。

答案(1)毫米刻度尺螺旋測微器(2)見解析圖312.5(3)5.0×106Pa解析(1)依據(jù)精度可知a為毫米刻度尺,b為螺旋測微器。(2)依據(jù)表格數(shù)據(jù),描點、連線,可得F-x圖像如圖所示。依據(jù)斜率的物量意義表示勁度系數(shù)k,可知k=Fx=312.(3)依據(jù)Y=klS求得,Y=5.0×1067.(2024·廣東廣雅中學高一期中)某物理課外小組利用圖甲所示的裝置探究彈力與彈簧伸長量的關系。圖中,置于試驗臺上的長木板左端固定一掛鉤,右端固定肯定滑輪:彈簧一端固定在木板左端的掛鉤上,另一端固定有指針并與跨過滑輪的輕繩相連,彈簧下面固定有刻度尺。甲(1)調(diào)整滑輪的高度,使彈簧伸長時彈簧軸線與刻度尺。

(2)讓彈簧處于自然長度,讀出指針對應的刻度并記為L0,在輕繩下端掛上砝碼盤,指針對應的刻度記為Lx;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,指針對應的刻度依次記為L1至L6,數(shù)據(jù)如下表:代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm15.3517.3519.3521.3023.4025.3527.4029.35(3)圖乙是該同學依據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖像,橫軸是砝碼的質(zhì)量,縱軸是L1至L6與(選填“L0”或“Lx”)的差值。

乙(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N/m;通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為g。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2)

答案(1)平行(3)Lx(4)4.910解析(1)為便于