2019高考物理一輪復習 第二章 相互作用 微專題18 實驗：探究彈力和彈簧伸長的關系加練半小時 粵教版.docx

微專題18 實驗：探究彈力和彈簧伸長的關系方法點撥(1)實驗原理：二力平衡(2)數(shù)據(jù)處理：圖像法1(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時得到如圖1甲所示的FL圖像由圖像可知：彈簧原長L0_cm，由此求得彈簧的勁度系數(shù)k_N/m.圖1(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G1N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖乙，則指針所指刻度尺示數(shù)為_cm.由此可推測圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為_個2.某物理實驗小組在探究彈簧的勁度系數(shù)k與其原長l0的關系實驗中，按示意圖2所示安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與輕質(zhì)彈簧上端平齊，在彈簧上安裝可移動的輕質(zhì)指針P，實驗時的主要步驟是：圖2將指針P移到刻度尺l015cm處，在彈簧掛鉤上掛上200g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；取下鉤碼，將指針P移到刻度尺l0210cm處，在彈簧掛鉤上掛上250g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；取下鉤碼，將指針P移到刻度尺l0315cm處，在彈簧掛鉤上掛上50g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；重復步驟，在每次重復時，都將指針P下移5cm，同時保持掛鉤上掛的鉤碼質(zhì)量不變將實驗所得數(shù)據(jù)記錄、列表如下：次數(shù)彈簧原長l0/cm彈簧長度l/cm鉤碼質(zhì)量m/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根據(jù)實驗步驟和列表數(shù)據(jù)，回答下列問題：(1)重力加速度g取10m/s2.在實驗步驟中，彈簧的原長為15 cm時，其勁度系數(shù)k_ N/m.(2)同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁度系數(shù)_(彈簧處在彈性限度內(nèi))A不變B越大C越小3.(2017四川成都第一次診斷)將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)不同、粗細也不同的彈簧套在一起，看作一根新彈簧，設原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1，原細彈簧(記為B)勁度系數(shù)為k2、套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3.關于k1、k2、k3的大小關系，同學們做出如下猜想：圖3甲同學：和電阻并聯(lián)相似，可能是乙同學：和電阻串聯(lián)相似，可能是k3k1k2丙同學：可能是k3(1)為了驗證猜想，同學們設計了相應的實驗(裝置見圖3)(2)簡要實驗步驟如下，請完成相應填空a將彈簧A懸掛在鐵架上，用刻度尺測量彈簧A的自然長度L0；b在彈簧A的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)n、每個鉤碼的質(zhì)量m和當?shù)氐闹亓铀俣却笮，并用刻度尺測量彈簧的長度L1；c由F_計算彈簧的彈力，由xL1L0計算彈簧的伸長量，由k計算彈簧的勁度系數(shù)；d改變_，重復實驗步驟b、c，并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1；e僅將彈簧分別換為B、C，重復上述操作步驟，求出彈簧B、C的勁度系數(shù)的平均值k2、k3.比較k1、k2、k3并得出結(jié)論(3)圖4是實驗得到的圖線，由此可以判斷_同學的猜想正確圖44(2017江西師大附中3月月考)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關，理論與實踐都表明kY，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學上稱之為楊氏模量(1)在國際單位制中，楊氏模量Y的單位應該是_ANBmCN/mDPa(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋，應用如圖5甲所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值首先利用刻度尺測得橡皮筋的長度L20.00cm，利用測量工具a測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D4.000mm，那么測量工具a應該是_(3)作出橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的圖像如圖乙所示，由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_N/m.(4)這種橡皮筋的Y值等于_(Y的數(shù)值保留一位有效數(shù)字)圖5答案精析1(1)3.0200(2)1.503解析(1)如題圖甲所示的FL圖像，在橫軸的截距等于彈簧原長L0，斜率等于彈簧的勁度系數(shù)k.彈簧原長L03.0cm，彈簧的勁度系數(shù)k200N/m.(2)根據(jù)毫米刻度尺讀數(shù)規(guī)則，要估讀到0.1mm，如題圖乙所示指針所指刻度尺示數(shù)為1.50cm.彈簧被壓縮了x3.0cm1.50cm1.50cm，根據(jù)胡克定律，F(xiàn)kx，解得F3N，由此可推測題圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為3個2(1)30(2)C解析(1)彈簧的原長為l0315cm時，掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為m350g，所受拉力F3m3g0.5N，彈簧長度l316.67cm，彈簧伸長x3l3l031.67cm.根據(jù)胡克定律，F(xiàn)3k3x3，解得k330N/m.(2)彈簧的原長為l0525cm時，掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為m550g，所受拉力F5m5g0.5N，彈簧長度l530.56cm，彈簧伸長x5l5l055.56cm.根據(jù)胡克定律，F(xiàn)5k5x5，解得k59N/m.由此可知，同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁度系數(shù)越小，選項C正確3(2)nmg鉤碼的個數(shù)(3)乙4(1)D(2)螺旋測微器(3)312.5(4)5106Pa解析(1)根據(jù)表達式kY得：Y，已知k的單位是N/m，L的單位是m，S的單位是m2，所以Y的單位是N/m2，也就是Pa，D正確；(2)測量橡皮筋的長度L用毫米刻度尺，測量橡皮筋未受到拉力時的直徑用螺旋測微器；(3)根據(jù)Fkx可知，圖像的斜率大小等于勁度系數(shù)大小，由Fx圖像求出勁度系數(shù)為kN/m312.5 N/m；(4)根據(jù)kY可得YPa5106Pa