(练习)17 课时分层训练(十一) 实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册(鲁科版2019)

课时分层训练(十一)　实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 一、实验原理与操作 1．(多选)在“探究弹力的大小和弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是(　　) A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 AB　解析：弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力大小等于弹簧的弹力，要待钩码处于平衡状态时再读数，故B正确；弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，伸长量等于弹簧的长度减去原长，故C错误；拉力与伸长量之比是弹簧的劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一般不同，故D错误。 2．(多选)在“探究弹力的大小与弹簧伸长量的关系”实验中，对弹簧的测量和弹簧的悬挂两项操作的先后顺序，下列说法正确的是(　　) A．先测量弹簧的原长，后竖直悬挂 B．先竖直悬挂，后测量弹簧的原长 C．先后顺序对实验结果无影响 D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重量 BD　解析：在“探究弹力的大小和弹簧伸长量的关系”的实验中，由于弹簧的自重，水平放置和竖直悬挂时，弹簧的长度不同，所以先竖直悬挂，后测量原长，这样挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度减去原长能准确反映伸长量，故A错误，B正确；竖直悬挂和测量原长的先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重，故C错误，D正确，故选B、D。 二、实验数据处理与误差分析 3．某同学在做“探究弹力的大小和弹簧伸长量的关系”的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码的质量都是50 g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将6个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g＝10 N/kg) 钩码质 量m/g 0 50 100 150 200 250 300 弹簧总 长l/cm 16.0 24.1 32.1 40.1 48.0 56.0 64.0 (1)试根据这些实验数据在给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧伸长量x的关系图像。 (2)根据图像可知弹簧的劲度系数k＝________N/m(结果保留3位有效数字)。 解析：(1)根据x＝l－l0，算出各弹力所对应的伸长量如表所示 弹力F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 伸长量x/cm 0 8.1 16.1 24.1 32.0 40.0 48.0 以弹力F为纵坐标，伸长量x为横坐标，在坐标系中标出各伸长量下所对应的弹力，用直线将各个点连接得 Fx图像，如图所示。 (2)Fx图像的斜率等于弹簧的劲度系数，由图像知图线是一条过原点的直线， 当F＝3.0 N时弹簧形变量x＝0.48 m 故k＝＝＝ N/m＝6.25 N/m。 答案：(1)见解析图　(2)6.25 4．某同学做“探究弹力的大小和弹簧伸长量的关系”的实验。 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.71 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm。 (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________(填选项前的字母)。 A．逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_________________________ ____________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.62 cm，则伸长量Δl＝14.62 cm－7.71 cm＝6.91 cm。 (2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧。 (3)AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是由于所受的拉力超出弹簧的弹性限度造成的。 答案：(1)6.91(6.90～6.93均可)　(2)A　(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度 三、创新实验设计 5．在探究弹簧弹力的大小与形变量的关系，并测定弹簧的劲度系数的实验中，实验