1、方法点拨(1)实验原理:二力平衡(2)数据处理:图象法1(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图1甲所示的FL图象由图象可知:弹簧原长L0_ cm,由此求得弹簧的劲度系数k_ N/m.图1(2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G1 N),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图乙,则指针所指刻度尺示数为_ cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为_个2.某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中,按示意图2所示安装好实验装置,让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐,在弹簧上安装可移动的轻质指针P,实验时的主要步骤是:图2将指针P移到刻度尺l015 cm处,
2、在弹簧挂钩上挂上200 g的钩码,静止时读出指针所指刻度并记录下来;取下钩码,将指针P移到刻度尺l0210 cm处,在弹簧挂钩上挂上250 g的钩码,静止时读出指针所指刻度并记录下来;取下钩码,将指针P移到刻度尺l0315 cm处,在弹簧挂钩上挂上50 g的钩码,静止时读出指针所指刻度并记录下来;重复步骤,在每次重复时,都将指针P下移5 cm,同时保持挂钩上挂的钩码质量不变将实验所得数据记录、列表如下:次数弹簧原长l0/cm弹簧长度l/cm钩码质量m/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根据实验步骤
3、和列表数据,回答下列问题:(1)重力加速度g取10 m/s2.在实验步骤中,弹簧的原长为15 cm时,其劲度系数k_ N/m.(2)同一根弹簧的原长越长,弹簧的劲度系数_(弹簧处在弹性限度内)A不变 B越大 C越小3.(2017四川成都第一次诊断)将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看作一根新弹簧,设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记为B)劲度系数为k2、套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3.关于k1、k2、k3的大小关系,同学们做出如下猜想:图3甲同学:和电阻并联相似,可能是乙同学:和电阻串联相似,可能是k3k1k2丙同学:可能是k3(1)为了验证猜想,同
4、学们设计了相应的实验(装置见图3)(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空a将弹簧A悬挂在铁架上,用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0;b在弹簧A的下端挂上钩码,记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1;c由F_计算弹簧的弹力,由xL1L0计算弹簧的伸长量,由k计算弹簧的劲度系数;d改变_,重复实验步骤b、c,并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1;e仅将弹簧分别换为B、C,重复上述操作步骤,求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3.比较k1、k2、k3并得出结论(3)图4是实验得到的图线,由此可以判断_同学的猜想正确图44(2017江西师大附中3月月考
5、)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Fkx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明kY,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是_AN Bm CN/m DPa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图5甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度L20.00 cm,利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000 mm,那么测量工具a应该是_(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图象如图乙所示,由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k_N/m.(4)这
6、种橡皮筋的Y值等于_(Y的数值保留一位有效数字)图5答案精析1(1)3.0200(2)1.503解析(1)如题图甲所示的FL图象,在横轴的截距等于弹簧原长L0,斜率等于弹簧的劲度系数k.弹簧原长L03.0 cm,弹簧的劲度系数k200 N/m.(2)根据毫米刻度尺读数规则,要估读到0.1 mm,如题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.50 cm.弹簧被压缩了x3.0 cm1.50 cm1.50 cm,根据胡克定律,Fkx,解得F3 N,由此可推测题图乙中所挂钩码的个数为3个2(1)30(2)C解析(1)弹簧的原长为l0315 cm时,挂钩上钩码的质量为m350 g,所受拉力F3m3g0.5 N,弹
7、簧长度l316.67 cm,弹簧伸长x3l3l031.67 cm.根据胡克定律,F3k3x3,解得k330 N/m.(2)弹簧的原长为l0525 cm时,挂钩上钩码的质量为m550 g,所受拉力F5m5g0.5 N,弹簧长度l530.56 cm,弹簧伸长x5l5l055.56 cm.根据胡克定律,F5k5x5,解得k59 N/m.由此可知,同一根弹簧的原长越长,弹簧的劲度系数越小,选项C正确3(2)nmg钩码的个数(3)乙4(1)D(2)螺旋测微器(3)312.5(4)5106 Pa解析(1)根据表达式kY得:Y,已知k的单位是N/m,L的单位是m,S的单位是m2,所以Y的单位是N/m2,也就是Pa,D正确;(2)测量橡皮筋的长度L用毫米刻度尺,测量橡皮筋未受到拉力时的直径用螺旋测微器;(3)根据Fkx可知,图象的斜率大小等于劲度系数大小,由Fx图象求出劲度系数为k N/m312.5 N/m;(4)根据kY可得Y Pa5106 Pa