高三物理復(fù)習(xí)測(cè)試專題2《研究物體間的相互作用》實(shí)驗(yàn)3探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精實(shí)驗(yàn)3：探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系【例1】以下是某同學(xué)所進(jìn)行的“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟：①將一個(gè)彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)上,豎直懸掛起來(lái),在彈簧下掛一個(gè)鉤碼,記下鉤碼的質(zhì)量m1,此時(shí)彈簧平衡時(shí),彈力大小為F1=m1g，并用刻度尺測(cè)量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度L1②再增加鉤碼,重復(fù)上述的操作,逐漸增加鉤碼的重力，得到多組數(shù)據(jù).③以力F為縱坐標(biāo)，以彈簧的長(zhǎng)度Lx為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn).④按坐標(biāo)紙上所描各點(diǎn)的分布與走向,作出一條平滑的曲線（包括直線).⑤根據(jù)圖線的特點(diǎn),分析彈簧的彈力F與彈簧長(zhǎng)度Lx的關(guān)系,并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。以上步驟有3處不合理，請(qǐng)將不合理的地方找出來(lái)并進(jìn)行修正。答案以上步驟中第①、②、③步不合理.第①步還應(yīng)該測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0;第②步在增加砝碼時(shí)要取下砝碼,看彈簧是否能恢復(fù)原長(zhǎng);第③步，應(yīng)該以彈簧的形變量為橫坐標(biāo)，因?yàn)樘骄康氖菑椓蛷椈缮扉L(zhǎng)量的關(guān)系.【例2】某同學(xué)用如右圖實(shí)所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn).他先測(cè)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(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g=9。8m/s2)砝碼質(zhì)量m/1001.002。003.004.005。006.007。00標(biāo)尺刻度x/10—15.0018.9422。8226。7830。6634.6042。0054。50（1）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在下圖上作出彈簧指針?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(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格的彈簧勁度系數(shù)為N/m.答案（1)如右圖所示（2）0～490g25【例3】下表是某同學(xué)為探究彈簧彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù).(1)請(qǐng)你在右圖的坐標(biāo)紙上作出F—x圖線.（2）寫出曲線所代表的函數(shù)式.（3）解釋函數(shù)表達(dá)式中常量的物理意義.（4）若彈簧的原長(zhǎng)為40cm，并且以彈簧的總長(zhǎng)為自變量,請(qǐng)你寫出它的函數(shù)式。答案（1)如右圖所示（2）F=20x+0.04(3）勁度系數(shù)（4）F=20Lx—7.96【例4】用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，十七世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn):金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)它的伸長(zhǎng)與拉力成正比，這就是著名的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為后人對(duì)材料的研究奠定了重要基礎(chǔ).現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長(zhǎng)為4m,橫截面積為0。8cm2,設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長(zhǎng)不超過(guò)原長(zhǎng)的1/1000，問(wèn)最大拉力多大？由于這一拉力很大，桿又較長(zhǎng)，直接測(cè)試有困難，選用同種材料制成樣品進(jìn)行測(cè)試,通過(guò)測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下：(1）測(cè)得結(jié)果表明線材受拉力作用后,其伸長(zhǎng)與材料的長(zhǎng)度成,與材料的截面積成.（2)上述金屬細(xì)桿承受的最大拉力為N.答案（1）正比反比（2）104【例5】某同學(xué)為了研究彈簧的彈性勢(shì)能Ep跟彈簧的形變量x之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):在固定于地面的光滑的桌面上靠近桌邊處，將彈簧的一端固定，用一只小球壓縮彈簧，然后釋放小球彈出,小球彈出后剛好離開(kāi)桌面做平拋運(yùn)動(dòng),測(cè)出彈簧的壓縮量x，求出小球被彈出時(shí)的速度,算出對(duì)應(yīng)的動(dòng)能Ek（認(rèn)為等于彈簧的彈性勢(shì)能）,從而研究Ep和x間的函數(shù)關(guān)系.該實(shí)驗(yàn)中除上述器材外還需的測(cè)量?jī)x器有：，必須測(cè)量的物理量有。答案刻度尺、天平水平距離s、桌面的高度h、彈簧的形變量x、小球的質(zhì)量m1。某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系"實(shí)驗(yàn)中，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0,再把彈簧豎直懸掛起來(lái),掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度l,把l-l0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x.這樣操作，由于彈簧自身重力的影響,最后畫出的圖線可能是下圖中的哪一個(gè) （）答案C2。在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)中關(guān)于操作步驟的先后順序，下列說(shuō)法正確的是 （）A。先測(cè)量原長(zhǎng),后豎直懸掛 B。先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng)C。先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響 D.先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重答案BD3.“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)中,選用的螺旋彈簧如圖甲所示.(1)將彈簧的上端O點(diǎn)固定懸吊在鐵架臺(tái)上，旁邊置一刻度尺，刻度尺的零刻線跟O點(diǎn)對(duì)齊,在彈簧的下端A處做一標(biāo)記(如固定一個(gè)指針）.在彈簧下端的掛鉤上掛上鉤碼（每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都是50g），指針在刻度尺上指示的刻度為x。逐個(gè)增加所掛鉤碼的個(gè)數(shù),刻度x隨掛鉤上的鉤碼的重量F而變化,幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)得相應(yīng)的F、x各點(diǎn)已描繪在圖乙中.由圖象得出彈簧的勁度系數(shù)kA=N/m。(結(jié)果取兩位有效數(shù)字）；此彈簧的彈力大小F彈跟彈簧伸長(zhǎng)量Δx的關(guān)系是。（2)如果將指針固定在A點(diǎn)的下方P處,再作出x隨F變化的圖象,得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比，可能是（）A。大于kA B。等于kA C。小于kA D.無(wú)法確定(3）如果將指針固定在A點(diǎn)的上方Q處,再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比,可能是（)A。大于kA B.等于kA C.小于kA D。無(wú)法確定答案（1）42（±2）F彈=42Δx（2）B （3)A4。如圖所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè)彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊附有一豎直刻度尺,當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的刻度線如圖中的ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后,P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度線如圖中的虛線cd所示.已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為50g，重力加速度g=9。8m/s2.則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為N/m。答案705.某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，組成了如右圖所示的裝置,所用的每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都是30g。他先測(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)掛在彈簧的下端,每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度，將數(shù)據(jù)填在了下面的表中。(彈簧認(rèn)為是輕彈簧，彈力始終未超出彈性限度，取g=10m/s2）（1）試根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下圖給定的坐標(biāo)紙上作出彈簧所受彈力大小跟彈簧總長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系的圖線.(2）該圖線跟橫軸的交點(diǎn)表示的物理意義是。（3）該彈簧的勁度系數(shù)k是.答案（1)如右圖（2)彈簧的原長(zhǎng)（3）25。9N/m6.（2009·蘭州模擬）用納米技術(shù)處理過(guò)的材料叫納米材料，其性質(zhì)與處理前相比會(huì)發(fā)生很多變化.如機(jī)械性能會(huì)成倍地增加,對(duì)光的反射能力會(huì)變得很低,熔點(diǎn)會(huì)大大地降低,甚至有特殊的磁性質(zhì).現(xiàn)有一納米合金絲，欲測(cè)出其伸長(zhǎng)量x與所受到的拉力F、長(zhǎng)度L、截面直徑D的關(guān)系.(1）測(cè)量上述物理量需要的主要器材是:、、等.(2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)如下表,根據(jù)這些數(shù)據(jù)請(qǐng)寫出x與F、L、D間的關(guān)系式：x=。(若用到比例系數(shù)，可用k表示)（3）在研究并得到上述關(guān)系的過(guò)程