《高中物理 第三章 相互作用 課后提升訓(xùn)練 實驗1 實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第三章 相互作用 課后提升訓(xùn)練 實驗1 實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版必修1（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課后提升訓(xùn)練 實驗:探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 (25分鐘　50分) 1.(8分)(多選)如圖甲所示,一個彈簧一端固定在傳感器上,傳感器與電腦相連。當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時,在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力的關(guān)系圖象,如圖乙所示。則下列判斷正確的是　(　　) A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B.彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比 C.該彈簧的勁度系數(shù)是200N/m D.該彈簧受到反向壓力時,勁度系數(shù)不變 【解析】選B、C、D。彈力F與彈簧形變量x的關(guān)系圖象為過原點的直線,說明彈力與彈簧形變量成正比,與彈簧的長度不成正比,A錯,B對;彈簧的

2、勁度系數(shù)k=N/m=200N/m,C對;彈簧的勁度系數(shù)由彈簧的自身因素決定,與其受拉力或壓力無關(guān),D對。 2.(12分)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時,安裝好實驗裝置,讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊,在彈簧下端掛1個鉤碼,靜止時彈簧長度為l1,如圖甲所示,圖乙是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖,示數(shù)l1=________cm。在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼,靜止時彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5。已知每個鉤碼質(zhì)量是50g,掛2個鉤碼時,彈簧彈力F2=______N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2)。要得到彈簧伸長量x,還需要測量

3、的是________,作出F-x曲線,得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 【解析】由圖乙可估讀為25.85cm。掛2個鉤碼時,彈簧彈力等于鉤碼的重力,即F2=2mg=0.98N。由于彈簧伸長量等于彈簧現(xiàn)在的長度減去彈簧原長,因此要得到伸長量,還需要測量彈簧原長。 答案:25.85　0.98　彈簧原長 3.(14分)為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系,李強同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試,根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象,從圖象上看,該同學(xué)沒能完全按實驗要求做,使圖象上端成為曲線,圖線上端成為曲線是因為__________________________。甲彈簧的勁度系數(shù)為___

4、_____N/m,乙彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。若要制作一個精確度較高的彈簧測力計,應(yīng)選彈簧______(選填“甲”或“乙”)。 【解析】圖線上端彎曲,表明拉力過大,已經(jīng)使彈簧的形變超過了彈簧的彈性限度。k甲==N/m≈66.7N/m,k乙==N/m=200N/m。如果制作精確度比較高的彈簧測力計,應(yīng)選用勁度系數(shù)比較小的彈簧,故應(yīng)選用甲彈簧。 答案:彈簧的形變超過了彈性限度　66.7　200　甲 【補償訓(xùn)練】 (2017南通高一檢測)下表是某同學(xué)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中測得的幾組數(shù)據(jù),g取10m/s2。則: 懸掛砝碼質(zhì)量/g 50 100 150

5、 200 250 彈簧伸長量/cm 2.30 5.08 7.88 9.80 12.5 (1)請在如圖所示的坐標紙上作出F-x圖象。 (2)寫出圖象的函數(shù)表達式。 (3)解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。 (4)若彈簧的原長為L0=40cm,以彈簧的總長為自變量,寫出F-L的表達式,并說明圖象和F-x圖象的區(qū)別。 【解析】(1)F-x圖象如圖所示。 (2)從F-x的圖象知,彈簧的彈力F與伸長量x成正比,在直線上取較遠的兩點代入k=,可得直線的斜率為k=0.2N/cm=20N/m。所以該彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系的函數(shù)表達式為F=kx=20N/mx。 (3)彈簧的彈

6、力與伸長量的關(guān)系是F=kx,式中的常數(shù)k表示使彈簧伸長1m時所需彈力為20N,即勁度系數(shù)。 (4)設(shè)彈簧的總長為L,則F=kx=k(L-L0)=20N/mL-8N。所作的F-L圖象在橫軸有截距,其物理意義即為彈簧的原長,而F-x圖象沒有橫軸截距。 答案:(1)圖見解析 (2)F=20N/mx　(3)20N/m是彈簧的勁度系數(shù) (4)F=20N/mL-8N,F-L圖象在橫軸有截距,其物理意義即為彈簧的原長,而F-x圖象沒有橫軸截距 4.(16分)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系。實驗裝置如圖甲所示,一均勻長彈簧豎直懸掛,7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P

7、6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處;通過旁邊豎直放置的刻度尺,可以讀出指針的位置,P0指向0刻度。設(shè)彈簧下端未掛重物時,各指針的位置記為x0;掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時,各指針的位置記為x。測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如表所示(n為彈簧的圈數(shù),取重力加速度為9.80m/s2)。已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個彈簧的自由長度為11.88cm。 P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0/cm 2.04 4.06 6.06 8.05 10.02 12.01 x/cm 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93

8、 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k/(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 /(m/N) 0.0061 ② 0.0179 0.0229 0.0296 0.0347 (1)將表中數(shù)據(jù)補充完整:①________,②________。 (2)以n為橫坐標,為縱坐標,在圖乙給出的坐標紙上畫出-n圖象。 (3)圖乙中畫出的直線可近似認為通過原點,若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧,該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達式為k=____N/m;該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系的

9、表達式為k=________N/m。 【解析】(1)由胡克定律得,mg=kΔx,由表中數(shù)據(jù)知,Δx=(5.26-4.06)cm =1.20cm,代入得k≈81.7N/m?！?.012 2m/N。 (2)-n圖象如圖所示。 (3)由圖象得斜率約為0.000 572,即=0.000 572n,所以k=。由題意,每圈彈簧的長度l=cm,則自由長度為l0的彈簧的圈數(shù)n=將其代入k=得, 答案:(1)①81.7?、?.012 2　(2)圖見解析 (3)(在～之間均同樣給分) 之間均同樣給分) 【補償訓(xùn)練】 某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗。他先測出不掛砝碼時

10、彈簧下端指針所指的標尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個增加砝碼,測出指針所指的標尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下: 砝碼質(zhì)量 m/102g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 標尺刻度 x/10-2m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。 (2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在______N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律。這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為____

11、N/m。 【解析】(1)根據(jù)表格中所測數(shù)據(jù),在坐標系中描點如圖所示: (2)從x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可以看出,在0～4.9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系曲線是一條直線,這說明在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律,由曲線斜率的倒數(shù)可求得彈簧的勁度系數(shù)為k==N/m=25.0N/m。 答案:(1)見解析圖　(2)0～4.9　25.0 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375