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第三章相互作用——力
1重力与弹力
第2课时实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
基础过关练
题组一实验原理与操作
1.(2022辽宁葫芦岛期中)如图所示,用铁架台、弹簧和多个未知质量但质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。
(1)为完成实验,除了图中提供的实验器材,你还需要的实验器材有:、。?
(2)实验中你需要测量的物理量有:、、。?
(3)为完成该实验,设计的实验步骤如下:
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0,测量出一个钩码的重力;
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式;首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;
F.解释函数表达式中常数的物理意义;
G.整理仪器。
请你将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:。?
(4)若实验开始时你将图中的指针从P位置往下挪到Q,其余实验步骤不变且操作正确,则测量得到的弹簧的劲度系数将(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
题组二实验数据处理与误差分析
2.(2024河北石家庄期中)某同学利用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数,弹簧的拉力F和弹簧末端指针指示刻度L的部分数据如下表:
F/N
1.10
1.50
2.00
3.00
3.50
3.80
4.00
L/cm
22.00
22.35
22.70
23.31
23.65
23.80
24.00
Δx/cm
0.80
1.15
1.50
2.11
2.60
2.80
(1)表中没填的弹簧的形变量为。?
(2)某次实验弹簧上端和下端指针的位置如图乙所示,此时弹簧的长度是cm。?
(3)根据上表数据在图丙中作出弹簧弹力F和伸长量Δx的关系图像,根据图像可求得该弹簧的劲度系数k=N/m。(结果保留3位有效数字)?
(4)实验中弹簧的上端没有和刻度尺的“0”刻度线对齐,对劲度系数的测定(填“有”或“无”)影响。?
3.(2024重庆巴蜀中学期中)某物理实验小组在实验室探究“弹簧弹力与形变量的关系”。
(1)弹簧甲竖直自然悬挂,下方悬挂砝码盘,待弹簧时,长度记为L0;在砝码盘中每次增加10g砝码,分别测得弹簧长度,数据如下表。?
n
1
2
3
4
5
6
L/cm
30.00
31.04
32.02
33.02
34.01
35.00
(2)由表格中的数据可知,每增加一个砝码,弹簧长度的增加量Δx=cm,重力加速度g取9.80m/s2,则弹簧甲的劲度系数为N/m。由于砝码盘有重力,上述方法测出的劲度系数(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。(结果保留2位有效数字)?
(3)接下来,该实验小组将自然长度和甲相等的乙弹簧,按如图所示的方式和甲并在一起进行实验探究。在弹簧的弹性限度内,将质量为m=10g的钩码逐个挂在弹簧下端,分别测得弹簧的长度L如下表所示。
钩码个数
1
2
3
4
5
6
L/cm
29.33
29.65
29.97
30.30
30.61
30.93
重力加速度g取9.80m/s2,由表中数据计算出弹簧乙的劲度系数为N/m。(结果保留3位有效数字)。?
题组三实验拓展与创新
4.(2024江苏苏州昆山第一中学月考)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,实验装置如图甲所示,弹簧所受的水平拉力等于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在轻绳的下端,测出每次弹簧相应的长度。小明同学通过实验测出了6组数据,并在图乙的坐标系中描点。
(1)在图乙中,作出F-L图像。
(2)由图线可得出该弹簧的原长为cm,劲度系数为N/m。(结果保留2位有效数字)?
(3)小明同学的测量、记录及描点都规范且正确,但图乙中的一个数据点(19cm,2.0N)位置明显有偏差,请你指出可能的原因:。?
(4)将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缺点(各指出一条即可)。
优点:?
;?
缺点:?
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