新教材高中物理課時(shí)檢測(cè)12實(shí)驗(yàn)探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系含解析新人教版必修1

1、實(shí):究簧力形量關(guān)(25 分鐘 50 分1.(15 分(1)某同學(xué)在探“力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí),裝好實(shí)驗(yàn)裝,讓刻度尺零刻度與 彈簧上端平,在彈簧下端掛 1 鉤,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為 如圖甲所圖乙是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度(最分度是 米上位置的放大,示數(shù) l 。彈簧下端分別掛 個(gè)、 個(gè)、4 個(gè)、5 個(gè)同鉤,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度分別是 、 、l 、 。要得到彈 簧伸長(zhǎng)量 x,還要測(cè)量的是_。出 曲,得到彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。(2)該同學(xué)更換彈簧進(jìn)重復(fù)實(shí)得到如圖丙所示的彈簧彈力 F 與伸長(zhǎng)量 x 的系圖線由此可求出該彈簧的勁度系數(shù)_N/m圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是 _?！窘馕觥坑珊撩卓潭瘸叩淖x數(shù)方法可知圖乙中

2、的讀數(shù):25.85 cm;本實(shí)驗(yàn)中需要求的是彈 簧的形變量故應(yīng)測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)。(2)由圖像可知斜率表示彈簧的度系,k=N/m=200 圖不過(guò)原點(diǎn)的原因是彈簧有自重使彈簧變長(zhǎng)。答案:(1)25.85 彈未掛鉤碼的長(zhǎng)度(2)200 彈簧有自重【補(bǔ)償訓(xùn)練】某同學(xué)在探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān),測(cè)定彈簧的勁度系數(shù) k要實(shí)驗(yàn)步驟如下:將待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上,然后毫米刻度尺豎直放在彈簧一,并彈簧另一端的指針恰好指在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂,針的指示值記作 L ;簧下端掛一個(gè)鉤碼時(shí),指針的指示值記作 ;彈簧下端掛兩個(gè)鉤碼,指針的指示值記作 L ;七個(gè)鉤碼時(shí)指的位置如圖 所示,指針的指示值記作 L 。已每個(gè)

3、鉤碼的質(zhì)量均為 g,測(cè)量記錄表:- 1 -代表符號(hào)LLLLLLLL刻度數(shù)1.703.40 5.10 6.85 8.60 10.30 12.10值cm(1)實(shí)驗(yàn)中L 的值還未讀出,請(qǐng)根據(jù)上圖將這個(gè)測(cè)量值填入記錄表_。(2)為充分利用測(cè)量數(shù)據(jù),該同學(xué)所測(cè)得的數(shù)值按如下方法逐一求,分別計(jì)算出了四個(gè)差 值d =L ,d =L -L ,d =L -L ,d =L -L (3)根據(jù)以上差值,可以求出每增 g 鉤碼的彈簧平均伸長(zhǎng)量 L。L 用 d 、d 、d 、d 表 示的式子為 L=_(4)計(jì)算彈簧的勁度系數(shù) k=_N/m。(g 9.8 【解析】尺的最小分度值為 1 mm,刻尺讀:L =14.05 cm(

4、3)根據(jù)以上差值,可以求出每增 g 鉤碼的彈簧平均伸長(zhǎng)量L。 用 d 、d 、d 表 示的式子為L(zhǎng)= =(4)根據(jù)胡克定律有m g=kL,充分用測(cè)量數(shù)據(jù)k= = =28 N/m答案:(1)14.05 (3) (4)282.(15 分某學(xué)利用如圖甲裝做“探究彈簧彈力大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。- 2 -(1)在安裝刻度尺時(shí)必使刻度保_態(tài)。(2)他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小 F 與彈長(zhǎng)度 的系圖線,由此圖線可得彈簧的 勁度系數(shù) k=_N/m。(3)他利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì) ,當(dāng)彈測(cè)力計(jì)上的示數(shù)如圖丙所示時(shí) , 該彈簧的長(zhǎng)度 =_cm【解析】彈簧是豎直,要減小測(cè)量誤,刻度尺必

5、須與彈簧平,故度尺要保持豎直狀 態(tài)。(2)彈力為零時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),由圖像可彈簧的原長(zhǎng)為 =4 cm;當(dāng)彈簧的彈為 2 時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為 =8 cm,長(zhǎng)量為 x=4 cm,據(jù)胡克定律 F=kx,有k= = N/m=50 N/m;(3)由題圖丙可知,彈簧測(cè)力計(jì)的力為 N;則由胡克定律可知:xm=6 cm,彈簧的長(zhǎng)度 l=6 cm+4 cm=10 。答案:(1)豎 (2)50 (3)103.(20 分在探究彈力和彈簧長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所,彈簧彈力的大小等于所掛鉤碼的重力大小。實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度 L ,再將 5 個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端,每次出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度 L

6、,總共獲得了 6 組驗(yàn)數(shù)據(jù)。(1)該同學(xué)把 組數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)在圖像,請(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)作出 F 圖線- 3 -(2)由此圖線可以得出該彈簧的自然長(zhǎng)度 勁系數(shù) k=_N/m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù))。(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)把彈簧水平放,彈簧豎直懸掛相比:優(yōu)點(diǎn)是_;缺點(diǎn)是_【解析】實(shí)驗(yàn)中采用描點(diǎn),出 F-L 的關(guān)系圖線如圖所示。(2)當(dāng)彈力為零時(shí),彈簧的形變量,此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度等于彈簧的原,由圖讀出:彈簧的自 然長(zhǎng)度 =5.0 cm。根據(jù)胡克定律知, =,可知圖線的斜率表示勁度系, 20 N/m(3)優(yōu)點(diǎn)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影;缺點(diǎn):彈簧與桌面及繩子與滑輪存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差。答案:(1)(2

7、)5.0 20 (3)避彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 彈與桌面及繩子與滑輪間存在的 摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系 與長(zhǎng)(數(shù)的關(guān)系;實(shí)驗(yàn)裝置如圖a)所示:一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸,7 個(gè)指 P 、P 、P 、P 、P 、P 、P 別固定在彈簧上距懸點(diǎn) 0、20、30、 40、50 圈處;通過(guò)旁邊豎直置的刻度,可以讀出指針的位,P 指向 0 刻;設(shè)彈簧下端未掛重物,各指針的位置記為 x ;有質(zhì)量為 0.100 kg 碼時(shí)各針的位置記為 x;測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如表所示(n 為簧的圈,取重力加速度為 9.80 m/s)。已知實(shí)驗(yàn)所用彈 簧的總?cè)?shù)為 60,整個(gè)彈簧的自長(zhǎng)度

8、為 11.88 cm。- 4 -PPPPPPx (cm)x(cm)nk(N/m)(m/N)2.042.64101630.006 14.065.26206.067.813056.00.017 98.0510.304043.60.022 910.0312.935033.80.029 612.0115.416028.80.034 7(1)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整_,_(2)以 n 為坐, 為坐標(biāo)在(b)給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出 n 圖線。(3)圖b)中畫(huà)出的直線可以近似為通過(guò)原;若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為 n 的段彈 簧該簧的勁度系數(shù) k 與其數(shù) n 關(guān)系的表達(dá)式為 k=_N/m。(4)該彈簧的勁度系數(shù) 與

9、自長(zhǎng)度 l(單位為 m)的表達(dá)式為 ?！窘馕觥?1)中 k= = =81.7 N/m; = m/N=0.012 2 m/N(2)圖線如圖:- 5 -(3)由圖線可知直線的斜率為 ,直線方程滿足 = n,即 k= (N/m)(在之間均)(4)由于 60 匝彈的總長(zhǎng)度為 11.88 cm; 匝彈的原長(zhǎng)滿足 = ,代入k=可得:k= (在 之間均可)答案:(1)81.7 0.012 2 (2)圖解析(3)(在 之間均) (4) (在 之間均可2.某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái),將度尺固定在彈簧一,彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_(選 填“水平”或“豎直)方向。(2)彈簧自然懸掛,待

10、彈簧_時(shí),長(zhǎng)度記為 L ,彈下掛上砝碼盤(pán),長(zhǎng)度記為 ;砝 碼盤(pán)中每次增加 10 g 砝碼彈長(zhǎng)度依次記為 L 至 L ,數(shù)據(jù)如: 代表符號(hào)LLLLLLLL數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī),代符號(hào)。由可知所用刻度尺最小分度值為 。(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的,縱軸是砝碼的質(zhì)量橫是彈簧長(zhǎng)度_選填“L 或“ ”)差值。 - 6 -(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)_N/m;通過(guò)圖表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量_g(結(jié) 果保留兩位有效數(shù)字重力加速度取 9.8 m/s)【解析(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在豎直 方向。(2)表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī),的最小分度值為 1 mm,所以長(zhǎng)度 L 應(yīng)為33.40 cm,由表可知所