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实验　探究弹力和弹簧伸长的关系

1.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”中,关于操作步骤先后顺序,下列说法正确的是(　B　)

A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂

B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长

C.先后顺序对实验结果无影响

D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于读数时是否平视

解析:由于弹簧自身重量的影响,弹簧平放时的长度与竖直悬挂时的长度不同,竖直悬挂时长度更长一些.由于实验时弹簧始终处于竖直状态,故弹簧长度一直受自重影响,所以测量原长时,应测量弹簧竖直悬挂时的长度,选项B正确.

2.(2017·陕西省西藏民族学院附属中学高一月考)为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,某同学选了A,B两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线的原因是　　 　,B弹簧的劲度系数为　　　 　,若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧　　 　　(填“A”或“B”). 

解析:向上弯曲的原因是超出了弹性限度,注意该图象中纵坐标为伸长量,横坐标为拉力,斜率的倒数为劲度系数,由此可求出kB=100 N/m,由于A的劲度系数小,因此其精度高.

答案:超过弹簧的弹性限度　100 N/m　A

3.(2016·浙江乐青高一检测)如图(甲)所示,一根弹簧固定在传感器上,传感器与电脑相连.当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大小的关系图象,如图(乙)所示.由图可知:(1)弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成　　　　(填“正比”或“反比”). 

(2)该弹簧的劲度系数为　　　 　. 

(3)该弹簧不受外力时,劲度系数　　　 　(填“变大”“变小”或“不变”). 

解析:(1)弹簧弹力与弹簧的形变量成正比;

(2)在弹力与弹簧形变量图象上,图象的斜率表示劲度系数,由此可知该弹簧的劲度系数是k= N/m=200 N/m;

(3)劲度系数是由弹簧本身的性质决定的,与外力无关;故不受外力时,劲度系数不变.

答案:(1)正比　(2)200 N/m　(3)不变

4.(2017·福建省福州市八县一中高一期末联考)某同学利用如图(甲)所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.

(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持　　　　. 

(2)将该弹簧按图(甲)竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的钩码,实验测出了钩码质量m与弹簧长度L的相应数据,其对应点已在图(乙)上标出(重力加速度取g=9.8 N/kg),请在图(乙)中作出mL的关系 图线.

(3)该弹簧的劲度系数k=　　　　N/m.(结果保留三位有效数字). 

解析:(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直;

(2)图象如图;

(3)该弹簧的劲度系数

k== N/m≈45.4 N/m.

答案:(1)竖直　(2)图象见解析　(3)45.4(44.0～49.0均可)

5.(2016·绵阳高一期末)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的钩码.实验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出(g=10 m/s2)

(1)作图并求出弹簧的劲度系数为　　 　　 N/m.(保留两位有效数字) 

(2)实验中多次测量的目的是为了减小　　　 　(选填“系统误差”或“偶然误差”). 

解析:(1)如图所示

由胡克定律F=kx得k===g·k斜≈25 N/m.

(2)实验误差有偶然误差与系统误差之分,其中每次实验的偶然误差可能偏大,也可能偏小,故多次测量可以减小偶然误差.

答案:(1)图见解析　25(23～27均可)

(2)偶然误差

6.以下是某同学所进行的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验 步骤:

(1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡,弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度l1,并记录到表格中.

(2)再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组 数据.

(3)以力F为纵坐标,以弹簧长度lx为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点.

(4)按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括 直线).

(5)根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度lx的关系,并得出实验结论.

以上步骤中至少有三处不当之处,请将不合理的地方找出来并进行 修正.

解析:(1)中还应该测出弹簧的原长l0,此时应在不挂钩码的情况下,让弹簧保持自然下垂状态,用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为l0;

(2)中建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标,因为探究的是弹力与弹簧伸长量的关系;

(3)中应分析弹力与弹簧伸长量的关系.

答案:见解析

2018版高中物理第四章相互作用实验探究弹力和弹簧伸长的关系试题鲁科版必修1