第3章 实验 探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系-【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，鲁科版）

实验　探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 1.(多选)在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中,下列说法错误的是(　AD　) A.测量弹簧原长时应将弹簧平放在水平桌面上 B.弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近 C.在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以保证弹簧处于弹性限 度内 D.若误将弹簧总长作为横坐标,弹力作为纵坐标,作Fl图像,根据该图像无法求弹簧的劲度系数 解析:由于弹簧有自重,所以应使弹簧在竖直方向时测原长,故A说法错误;弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近,故B说法正确;在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以免使弹簧超过弹性限度,故C说法正确;以弹簧总长为横坐标、弹簧弹力为纵坐标作图像,图像在横轴上有截距,但图线斜率仍等于弹簧劲度系数,故D说法错误。 2.在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中: (1)某同学使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图像如图甲所示。则弹簧　　　　(选填“a”或“b”)的原长长,弹簧b的劲度系数为　　　　(用图中物理量符号表示)。  (2)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的钩码。实验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图乙上标出,请作出ml的关系图线。根据图线可求出弹簧的劲度系数为　　　　N/m。(g取9.8 N/kg,结果保留3位有效数字)  解析:(1)在Fl图像中,图线与l轴交点的横坐标表示弹簧的原长,故弹簧a的原长比b的小。由题图得弹簧b的劲度系数为k=。 (2)作出ml的关系图线如图所示, 由胡克定律F=kx得k==g=×9.8 N/m≈25.8 N/m。 答案:(1)b　 (2)图见解析　25.8 3.(1)某次做探究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图甲所示的FL图像。由图像可知,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所示,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。  解析:(1)由题图甲可知,弹簧原长L0=3.0 cm;图线的斜率表示劲度系数,则k==200 N/m。 (2)题图乙中指针所指刻度尺示数为2,精确到毫米位,估读到下一位,则读数为2.00 cm;弹簧弹力F=k(x-x0)=2 N,每个钩码重G=1 N,所以题图乙中所挂钩码的个数为2个。 答案:(1)3.0　200　(2)2.00　2 [教师备用] 某研究性学习小组的同学们做了以下关于弹簧的实验。在做探究弹簧弹力的大小与其伸长量的关系实验中,设计了如图甲所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码。同学们先测出不挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。(实验过程中,弹簧始终在弹性限度内) 测量次序 1 2 3 4 5 6 悬挂钩码 所受重力 mg/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧弹 力大小 F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧的 总长度 L/cm 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00 弹簧伸长 的长度 x/cm 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00 (1)在如图乙所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点,请把第4次测量的数据对应点描绘出来,并作出Fx图线。 (2)请根据图像计算该弹簧的劲度系数k=　　　　N/m(结果保留2位有效数字)。  (3)根据图像计算劲度系数的好处是　　　　 　(选填“减小偶然误差”或“减小系统误差”)。  (4)根据上述的实验过程,对实验数据进行分析可知,下列说法正确的是　　　　(多选,填选项前的字母)。  A.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比 B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比 C.在弹性限度内,压缩该弹簧,弹簧的劲度系数不变 D.在不挂钩码的情况下测量弹簧的长度时,需将弹簧放置在水平桌面上测量 解析:(1)在坐标纸上描绘出第4次测量的数据点,用直线拟合图像,不在直线上的点尽量均匀分布在直线两侧,如图所示。 (2)根据胡克定律F=kx,结合图像有k= N/m=25 N/m。 (3)数据处理时,利用到多组数据点,能够减小实验的偶然误差。 (4)由于描绘出的Fx图像是一条过原点的倾斜直线,表明弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比,A