2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用2.2實(shí)驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系練習(xí)含解析粵教版必修1

PAGE4-試驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系類型一教材原型試驗(yàn)角度1試驗(yàn)原理和試驗(yàn)操作【典例1】某同學(xué)利用如圖甲裝置在做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的試驗(yàn)。(1)在安裝刻度尺時(shí),必需使刻度尺保持________狀態(tài)。

(2)他通過試驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線。由此圖線可得該彈簧的原長x0=________cm,勁度系數(shù)k=________N/m。

(3)他又利用本試驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤,當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖丙所示時(shí),該彈簧的長度x=________cm?！窘馕觥?1)為了刻度尺讀數(shù)精確,要求刻度尺保持豎直。(2)由胡克定律可得F=k(x-x0),可知:圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長,即x0=4cm;圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k=50N/m。(3)由胡克定律得F=k(x-x0),代入數(shù)據(jù)得x=10cm。答案:(1)豎直(2)450(3)10角度2試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】在“試驗(yàn):探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”中。(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)在豎直方向。(2)彈簧自然懸掛,待彈簧靜止時(shí),長度記為L0;彈簧下端掛上砝碼盤時(shí),長度記為Lx;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長度依次記為L1至L6。數(shù)據(jù)如表。代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)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)依據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長度與________的差值(選填“L0”或“Lx”)。(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)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度g取9.8N/kg)。

【解析】(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產(chǎn)生,彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向。(2)彈簧靜止時(shí),記錄原長L0;表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同,所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位,最終一位應(yīng)為估讀值,精確至0.1mm,所以刻度尺的最小分度為1mm。(3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí),x為0,所以x=L-Lx(L為彈簧長度)。(4)由胡克定律F=kΔx知,mg=k(L-Lx),即mg=kx,所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k==N/m=4.9N/m同理,砝碼盤的質(zhì)量m′==kg=0.01kg=10g。答案:(2)L31mm(3)Lx(4)4.910類型二創(chuàng)新型試驗(yàn)【典例3】(1)某次探討彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系試驗(yàn)時(shí),得到如圖a所示的F-L圖像,由圖像可知:彈簧原長L0=________cm,求得彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m。

(2)按如圖b的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G=1N),使(1)中探討的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖b,則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________cm。由此可推想圖b中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為________個(gè)。

【解析】(1)由胡克定律F=k(L-L0),結(jié)合題圖a中數(shù)據(jù)得:L0=3.0cm,k=200N/m。(2)由題圖b知指針?biāo)究潭葹?.50cm,由F=k(L0-L),可求得此時(shí)彈力為:F=3N,故所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)。答案:(1)3.0200(2)1.503【創(chuàng)新評價(jià)】創(chuàng)新角度創(chuàng)新措施彈簧放置彈簧水平放置彈簧壓縮彈簧的固定方式【創(chuàng)新探究