第三章 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习课时作业word（新教材，粤教版）

实验　探究弹簧弹力与形变量的关系 课时作业 1.某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”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 7.73 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x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　　　　.  A.逐一增挂钩码,记下每增加一只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x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)题图乙的读数为14.67 cm,则弹簧的伸长量x=14.67 cm- 7.73 cm=6.94 cm. (2)为了更好地找出弹力与形变量之间的规律,应逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重,A正确. (3)钩码重力超过了弹簧的弹性限度,弹簧被损坏,弹簧的伸长量x与弹力F不再成正比. 答案:(1)6.94(6.92～6.96均可)　(2)A　 (3)钩码重力超过了弹簧的弹性限度 2.某同学在研究性学习中,利用所学的知识设计了如下的实验:将弹簧一端固定于某一开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内),如图甲所示,如果本实验所用刻度尺的零刻度线恰好与弹簧左端对齐,在弹簧右端安装一个指针指向刻度尺,该同学通过改变细线上所挂钩码(未画出)的个数来改变弹簧的长度l,将测量数据记录在图乙表中,并设计了图丙所示的坐标网格,描出了四个点,请利用测量数据及描绘出的图线,对弹簧的有关特性进行研究,重力加速度g取10 m/s2. m/kg 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 l/cm 15.1 24.9 40.0 45.0 55.1 乙 (1)还有一组数据没有描点,请在图丙中描出该点,且根据题目要求在图丙中作出Fl图线. (2)该方案相对于弹簧竖直悬挂测量排除了　　　　　　　　对实验的影响.  (3)弹簧的劲度系数为　　　　 N/m,原长为　　　　 cm.(结果均保留1位小数)  解析:(1)根据表格中数据,作出图像如图所示. (2)该实验将弹簧水平放置,相对于弹簧竖直悬挂测量排除了弹簧自身重力对实验的影响. (3)根据F=k(l-l0)=kl-kl0,结合图像有k= N/m=100.0 N/m, l0=5.0 cm. 答案:(1)图见解析　(2)弹簧自身重力 (3)100.0(99.0～101.0均可)　5.0(4.8～5.2均可) 3.一个实验小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验: 采用如图甲所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力.实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图像如图乙所示.(重力加速度g取10 m/s2) (1)利用图乙中图像,可求得该弹簧的劲度系数为　　　　 N/m.  (2)利用图乙中图像,可求得小盘的质量为　　　　 kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相同”).  (3)图像末端发生弯曲的原因是 　　　　　　　　　　　.  解析:(1)Fx图像的斜率表示弹簧的劲度系数,可得k== N/m=200 N/m. (2)由Fx图像可知,当F=0时,弹簧的伸长量为x1=0.5 cm,则有mg=kx1,可得小盘的质量为m== kg=0.1 kg,应用图像法处理实验数据,小盘的质量不会影响Fx图像的斜率,所以小盘的质量不会影响弹簧劲度系数的测量,则弹簧劲度系数的测量结果与真实值 相同. (3)图像末端发生弯曲的原因是弹力太大,超过了弹簧的弹性限度. 答案:(1)200　(2)0.1　相同 (3)弹力太大,超过了弹簧的弹性限度 4.某同学在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系时,利用如图器材,测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数.实验步骤如下: A.将弹簧拉力器一端固定在支架上,另一端系一个绳套 B.水桶装入一定质量的水,用体重计测量水桶和水的总质量m,并记录 C.将水桶系在绳套上,缓慢释放水桶,稳定后测量弹簧的长度l,并 记录 D.改变水桶和水的总质量,重复步骤B、C,并记录数据 E.绘制图像,并根据图像求拉力器弹簧的劲度系数 (1)某次实验水桶及水总质量为10 kg时,弹簧长度如图甲所示(每次测量时读最后一圈弹簧下边缘刻度),请将读数填入表格中. 水桶和水的总质量m/kg 0 5 10 15 20 弹簧长 度l/cm 24.00 27.62 　  34.86 38.48 (2)在坐标纸中已经描绘了4组数据点,请将