《2014导与练一轮复习课时训练 福建专用2.5实验一探究弹力和弹簧伸长的关系.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014导与练一轮复习课时训练 福建专用2.5实验一探究弹力和弹簧伸长的关系.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第课时实验一:探究弹力和弹簧伸长的关系 【测控导航】知识点题号1.实验原理及操作1、32.实验数据的处理2、4、5、61.(2012惠州高三调研)某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验.他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长 L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把 L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是下列所示图线的哪一个C.(填选项前字母)解析:由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长量 x0,所以选C.2.(2012厦门模拟)如图(甲)所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当
2、对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象(如图(乙).则下列判断不正确的是B.(填选项前字母)A.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比B. 弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比C.该弹簧的劲度系数是200 N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变解析:由题图知,Fx图象是一个过原点的直线,k= N/m=200 N/m,可知B不正确,A、C、D正确.3.(2012福州一中模拟)17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律.受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:A.有同
3、学认为:横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,与截面半径成反比.B.他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象,用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律,以验证假设.C.通过实验取得如下数据:原长度拉力伸长直径250 N500 N750 N1000 N1 m 2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,对他们的假设进行了补充完善. (
4、1)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确?若有错误或不足,请给予修正. (2)求出这种线材的伸长量x与拉力F以及线材的原长度L、截面积S之间的定量关系式.答案:(1)他们的假设不全部正确.在弹性限度内,金属线材的伸长量与拉力成正比,与截面半径的平方成反比,还与金属线材的原长度成正比.(2)x=kFL/S其中k= m2/N=810-12 m2/N.4.(2012德州模拟)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,用测力计可以同弹簧的下端接触),如图(甲)所示,若本实验的长度测量工具
5、只能测量露出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变l而测出对应的弹力F,作出Fl图象如图(乙)所示,则弹簧的劲度系数为k=N/m,弹簧的原长l0= cm.解析:根据胡克定律F与l的关系式为:F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0),从图象中得到直线的斜率为2 N/cm,截距为20 N,故弹簧的劲度系数为k=2 N/cm=200 N/m,由k(h-l0)=20 N,可得l0=20 cm.答案:200205.橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实验都表明k=,其中Y是一个
6、由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量.(1)在国际单位中,杨氏模量Y的单位应该是.A.NB.mC.N/mD.Pa(2)有一段横截面积是圆形的橡皮筋,应用如图(甲)所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值.首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L=20.00 cm,利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000 mm,那么测量工具a应该是;测量工具b应该是. (3)用如图(甲)所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值,下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录.拉力F(N)510152025伸长量x(cm)1.63.24.86.48.0请在图(乙)中作出Fx图象,由图象可求得该
7、橡皮筋的劲度系数k=N/m.(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y=.(保留一位有效数字)解析:(1)由题意将公式k=YS/L整理得Y=kL/S,将各已知量的国际单位代入并整理可知Y的单位为Pa(1 N/m2=1 Pa).(2)20.00 cm准确到毫米,故测量工具为毫米刻度尺,而数据4.000 mm数据准确到1/100 mm,估读到1/1000 mm,必为螺旋测微器(又名千分尺).(3)作出图象如图所示,图象的斜率为橡皮筋的劲度系数,约3.1102 N/m.(4)代入题述公式有Y=5106 Pa.答案:(1)D(2)毫米刻度尺螺旋测微器(3)图象见解析3.1102(4)5106 Pa6.以下是一位同学
8、做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验.(1)下面的实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来:.A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,记录在表格内,然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式F.解释函数表达式中常数的物理意义(2)下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸
9、长量之间的关系时所测的几组数据:弹力(F/N)0.51.01.52.02.5弹簧原来长度(L0/cm)1515151515弹簧后来长度(L/cm)16.217.318.519.620.8弹簧伸长量(x/cm)1.22.33.54.65.8在如图所示的坐标上作出Fx图线.写出曲线的函数表达式(x用cm作单位):.函数表达式中常数的物理意义:.解析:(1)根据实验的操作过程应先安装仪器,再挂钩码然后记录数据,分析数据,最后整理即可,排列先后顺序为CBDAEF.(2)作出图象如图所示.由图象可得函数表达式为:F=0.43x.式中的常数表示弹簧的劲度系数为0.43 N/m.答案:(1)CBDAEF(2)见解析
