微专题13 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系-【高考领航】2021高考物理一轮复习微专题速练

微专题13　实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 专题概述 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. (2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1 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： ①将指针P移到刻度尺l01＝5 cm处，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；[来源:Zxxk.Com] ②取下钩码，将指针P移到刻度尺l02＝10 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； ③取下钩码，将指针P移到刻度尺l03＝15 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； ④重复③步骤，在每次重复③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[来源:Zxxk.Com] 弹簧原长l0/cm 弹簧长度l/cm 钩码质量m/g 1 5.00[来源:学科网ZXXK] 7.23 200[来源:学§科§网][来源:学§科§网] 2 10.00[来源:学。科。网] 15.56 250 3 15.00 16.67[来源:Zxxk.Com] 50[来源:学|科|网] 4[来源:学科网] 20.00 22.23 50[来源:Zxxk.Com] 5 25.00[来源:学|科|网] 30.56 50 根据实验步骤和列表数据，回答下列问题： (1)重力加速度g取10 m/s2.在实验步骤③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．某实验小组用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数k.每当挂在弹簧下端的钩码(每个钩码质量m＝50 g)处于静止状态时，用刻度尺测出对应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度内)，列表记录如下： 所挂钩[来源:学+科+网Z+X+X+K] 码个数n 1 2 3 4 5 6 L(cm) 10.18 13.09 14.58 16.08 17.54 (1)表格中第二组数据的弹簧长度如图所示，则弹簧长度为________cm.[来源:学_科_网Z_X_X_K] (2)用所学知识尽量精确计算出每挂一个钩码弹簧伸长量ΔL＝________cm；并由ΔF＝kΔL算出弹簧的劲度系数k＝________N/m.(g＝9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字) 4.某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验： 甲 ①如图甲所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上． ②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次…… ③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离l1、l2……量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2…… ④在坐标纸上做出 ­l的图象如图乙所示．[来源:学#科#网] 乙 完成下列填空： (1)已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________(用g、m、α表示)． (2)取g＝10 m/s2，由图可得橡皮筋的劲度系数k＝________N/m，橡皮筋的原长l0＝________m. 微专题13　实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 1．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L0＝3.0 cm，弹簧的劲度系数k＝＝200 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Δx＝3.0 cm－1.50 cm＝1.50 cm，根据胡克定律，F＝kΔx，解得F＝3 N，由此可推测题图乙中所挂钩码的个数为3个． 答案　(1)3.0　200　(2)1.50　3 2．解析　(1)弹簧的原长为l03＝15 cm时，挂钩上钩码的质量为m3＝5