实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系 (限时40分钟) 1.[2024·杭州模拟] 在一只弹簧的规格参数中,查得该弹簧的劲度系数为k0=26 N/m,现用图甲装置研究该弹簧的弹力与伸长量之间的关系.将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值.(1)挂2个钩码时刻度尺的示数如图乙所示,该毫米刻度尺的读数为 cm. (2)根据实验数据,在坐标纸上作出了弹力F跟弹簧伸长量x关系的图像如图丙所示.根据图像可求得弹簧的劲度系数为k= N/m.(保留两位有效数字) (3)相对误差的计算式为δ=测量值-真实值真实值×100%,则该实验结果的丁相对误差为δ= %.(保留1位小数) (4)如图丁,若整个实验过程中弹簧下端指针没有沿水平方向,而是斜向上偏,则劲度系数的测量值理论上 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值. 2.在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,实验装置如图甲所示,实验步骤如下:①将弹簧左端固定,水平放置并处于自然状态,右端与细绳连接,使细绳与水平桌面平行,将毫米刻度尺的零刻度线与弹簧左端对齐,弹簧的右端附有指针,此时指针的位置l0如图乙所示;②在绳下端挂上一个钩码(每个钩码质量m=50 g),系统静止后,记录指针的位置l1③逐次增加钩码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内),记录钩码的个数n及指针的位置l;④用获得的数据作出l⁃n图像,如图丙所示,图线斜率用a表示.回答下列问题:(1)图乙所示读数为 cm; (2)弹簧的劲度系数表达式为k= (用钩码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示).若g取9.8 m/s2,则本实验中k= N/m(结果保留3位有效数字). (3)考虑弹簧与桌面、细绳与滑轮间有摩擦,则弹簧劲度系数的测量值与真实值相比将 (选填“偏大”“偏小”或“相等”). 3.[2024·丽水模拟] 实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系.重物放在水平放置的电子秤上面,轻质弹簧一端与重物相连,另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连,调整滑轮1的位置,使其下方的细线处于竖直状态.初始时,细线各部分均伸直但无张力,滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺,调整刻度尺的高度,使其零刻度线恰与细线N端点对齐.现缓慢竖直向下拉端点N,分别记录端点N移动的距离x及对应的电子秤的示数m,如下表所示.x/cm51015202530m/kg3.53.02.42.01.51.0(1)以电子秤的示数m为纵轴,端点N移动的距离x为横轴建立坐标系,如图乙所示,请在坐标系中描点画出m⁃x图像.(2)小组查得当地的重力加速度g取9.8 m/s2,据画出的m⁃x图像可以求得弹簧的劲度系数k= N/m(结果取整数),重物的质量m0= kg(结果保留一位小数). (3)若拉动端点N时偏离了竖直方向,则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将 (选填“偏大”“偏小”或“相等”). 4.[2024·舟山中学模拟] 某兴趣小组为了研究系头发用的普通橡皮筋产生的弹力与其伸长量之间的关系.分别用细绳系在橡皮筋的两端,一端系在墙上的钉子上,另一端挂小桶,装置如图甲所示.①挂上重为G0=0.05 N的小桶(可用沙子配重)后,测出橡皮筋的伸长量.②撤去拉力看橡皮筋是否回到原来位置,以保证橡皮筋在弹性限度内;在小桶内加入一个重为G的重物后,再测出橡皮筋的伸长量.③重复②步骤,测量多组数据如下表:12345678910弹力F/(10-2N)051015202530354045伸长量x/(10-3m)04912172128354455(1)选择前6组数据,作出F⁃x图像如图乙所示,6个点几乎落在同一条过原点的直线上,由图乙可知,当橡皮筋伸长量较小时,橡皮筋产生的弹力与橡皮筋的伸长量之间近似满足胡克定律,则橡皮筋的劲度系数为k= N/m(结果保留两位有效数字). (2)选择全部数据,作出F⁃x图像如图丙所示,可知随着橡皮筋伸长量的增加,橡皮筋的劲度系数 (选填“增加”“减小”或“不变”). (3)通过以上分析,可得出实验结论为: . 5.某校研究性学习小组想知道每根长50 m、横截面积为400 cm2的新悬索能承受的最大拉力.由于悬索很长,抗断拉力又很大,直接测量很困难,于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究.同学们猜想悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x均有关,经过充分的讨论,不断完善实验方案,最后测得实验数据如下表:样品长度L/m横截面积S/cm2拉力F/N200400600800伸长量x/cmA10.250.040.080.120.16B11.000.010.020.030.04C10.500.020.040.060.08D20.500.080.160.240.32E30.500.180.360.540.72(1)以上实验方案采用了的 . A.等效替代法 B.放大法C.微元法 D.控制变量法(2)对比各样品的实验数据可知,悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x的函数关系为F= (用k表示比例系数),比例系数k= N/m. (3)设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的11000,则悬索能承受的最大拉力为 N. 。