第11练 实验：探究求合力的方法-2022年【寒假分层作业】高一物理（人教版2019必修第一册）

第11练 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 探究求合力的方法 1.用如图1所示实验装置来探究弹簧弹力与形变量的关系。某次实验得到如图2所示的图线，图线中的AA1是直线，A1B是曲线，横坐标表示弹簧的长度，纵坐标表示弹簧的弹力大小.不考虑弹簧受到的重力作用，回答以下问题： 图1 图2 （1）实验用弹簧的原长l= cm. （2）实验用弹簧弹力与弹簧形变之间的比例系数k= N/m. （3）图线AA1B中出现拐点A1是因为 . 【答案】（1）6.00（2）25（3）超过弹簧的弹性限度，弹簧发生非弹性形变 【解析】不考虑弹簧受到的重力作用，弹簧下端没有挂钩码的时候.弹簧处于原长.由F-l图可知，弹簧的原长l0=6.00cm，弹簧弹力与弹簧形变之间的比例系数k=25N/m，在弹性限度范围内，弹力大小与弹簧的形变量成正比，在A1处出现拐点，弹簧发生塑性形变. 2.某同学利用如图所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系．该同学经过正确的操作，在竖直弹簧下加挂钩码，读出对应的标尺刻度 及钩码的质量 ，所得数据记录如表．实验时弹簧始终未超过它的弹性限度， 取 ． 实验次数 1 2 3 4 5 6 钩码质量 0 30 60 90 120 150 刻度尺度数 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 （1）根据所测数据，在下图坐标纸上作出 与 的关系图像． （2）作出的图线与纵坐标有一截距，其物理意义是________；该弹簧的劲度系数 ________ （结果保留3位有效数字）． 【答案】（1）见解析 （2）弹簧的原长为6cm；25.9（25.6~26.2） 【解析】（1）描点连线作图，让尽量多的点落在直线上或分居直线两侧，如图所示． （2）图像与纵坐标有交点，此交点代表施加拉力为零时弹簧的长度，即代表了弹簧的原长；利用图像求出弹簧的劲度系数 ． 3. 某同学利用如图装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。 他通过实验得到如图所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长______cm，劲度系数______。 他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图所示时，该弹簧的长度______cm。 【答案】4；  50；9 【解析】解：弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为4cm；弹簧弹力为2N时，弹簧的长度为8cm，伸长量为4cm；根据胡克定律，有：； 由图c得到弹簧的弹力为，根据图b得到弹簧的长度为9cm； 4.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，实验装置如图所示，弹簧所受的水平拉力等同于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，测出每次相应弹簧的长度。小明同学通过实验测出了6组数据，并描点在图中的坐标中。 由图线可得出该弹簧的原长为______ cm，劲度系数为______ 。 小明同学的测量、记录及描点都规范正确，但图中的一个描点、位置明显有偏差，请你明指出是有什么原因造成的：______ 。 弹簧水平放置跟竖直放置做实验相比较，请你指出水平放置做实验的优指缺出点只要各指出一条便可：优点：______ ；缺点：______ 。 【答案】5  20  伸长量超出了弹簧的弹性限度  可避免弹簧自身所受重力对实验的影响  弹簧与接触面及绳子与滑轮间存在摩擦会造成误差 【解析】解：完成的图像如图所示， 弹簧弹力F和弹簧长度L的关系式为：，其中为弹簧的原长， 可知，图像的横轴截距为该弹簧的原长，即， 图像的斜率为该弹簧的劲度系数，即； 在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧长度成线性关系，图线为直线，由题意可知，造成偏差的原因是：伸长量超出了弹簧的弹性限度； 水平放置做实验的优点：可避免弹簧自身所受重力对实验的影响；缺点：弹簧与接触面及绳子与滑轮间存在摩擦会造成误差。 5.（1）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，合力与两分力所具有的“相同的作用效果”，是指（ ） A.弹簧测力计的弹簧发生相同长度的形变 B.挂弹簧测力计用的细绳套产生相同的形变 C.橡皮条在同一方向上伸长到同一位置 D.两根细绳套的夹角保持相同 （2）某次实验中，弹簧测力计的示数如左下图所示，则此时弹簧测力计的读数为______N。 （3）如右下图所示是甲、乙两位同学实验时得到的实验结果，其中 和 为两个分力， 为实验上的合力，F为理论上的合力，可以判断其中____同学的实验结果比较符合实验事实。 【答案】（1）C （2）3.00N（2.99N~3.01N） （3）甲 【解析】（1）合力与分