第二章 第四單元 實驗 一 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 1(2020·廈門模擬)如圖實17甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力的關(guān)系圖象(如圖乙)則下列判斷正確的是 ()圖實17A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈簧長度的增加量與對應(yīng)的彈力增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變解析：由題圖知，F(xiàn)x是一個過原點的直線，k N/m200 N/m，可知A錯，B、C、D正確答案：BCD2. 某同學(xué)在做“研究彈簧的形變與外力的關(guān)系”實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛并讓其自然下垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度L，改變外力F的大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度 圖實18L的關(guān)系圖線如圖實18所示(實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的)由圖可知該彈簧的自然長度為_ cm；該彈簧的勁度系數(shù)為_N/m.解析：當外力F0時，彈簧的長度即原長為L010 cm，圖線的斜率就是彈簧的勁度系數(shù)，即k×102 N/m50 N/m.答案：10503做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗步驟如下：A以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來；B記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度L0；C將鐵架臺固定于桌子上(也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺；D依次在彈簧下端掛上2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關(guān)系式首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)；F解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G整理儀器請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：_.答案：CBDAEFG4用如圖實19甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測彈簧一端固定于A點，另一端B用細繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為 mm的刻度尺，當掛兩個鉤碼時，繩上一定點P對應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點對應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g9.8 m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為_ N/m.掛三個鉤碼時彈簧的形變量_ cm.圖實19解析：對鉤碼進行受力分析，根據(jù)平衡條件，得mgkxkN/m70 N/m掛三個鉤碼時，可列方程(mmm)gkxx m21×103 m2.10 cm.答案：702.10517世紀英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就是著名的胡克定律受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長量與拉力的關(guān)系”的探究過程如下：A有同學(xué)認為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長量與拉力成正比，與截面半徑成反比B他們準備選用一些“由同種材料制成的不同長度、不同半徑的線材”作為研究對象，用測距儀、傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律，以驗證假設(shè)C通過實驗取得如下數(shù)據(jù)：長度 拉力伸長直徑250 N500 N750 N1000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm D同學(xué)們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，對他們的假設(shè)進行了補充完善(1)上述科學(xué)探究活動中，屬于“制定計劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_.(2)請根據(jù)上述過程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯誤或不足，請給予修正_.(3)求出這種線材的伸長量x與拉力F以及線材的長度L、截面積S之間的定量關(guān)系式解析：根據(jù)科學(xué)探究的要素和題目給定的條件，顯然A屬于“猜想與假設(shè)”，B屬于“制定計劃”，C屬于“收集證據(jù)”，D屬于“分析、論證、評估”通過詳細而全面的分析、計算實驗數(shù)據(jù)，才能判斷他們的假設(shè)是否全部正確，并對錯誤或不足之處給予修正，然后還要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和(2)中的結(jié)論，通過計算，求出這種線材的伸長量x與拉力F以及材料的長度L、截面積S之間的定量關(guān)系式答案：(1)BC(2)他們的假設(shè)不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬線材的伸長量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬線材的長度成正比(3)xkFL/S其中k mm2/N8×106 mm2/N或k m2/N8×1012 m2/N