PAGE4-試驗：探究彈簧彈力與形變量的關系類型一教材原型試驗角度1試驗原理和試驗操作【典例1】某同學利用如圖甲裝置在做“探究彈簧彈力與形變量的關系”的試驗。(1)在安裝刻度尺時,必需使刻度尺保持________狀態。

(2)他通過試驗得到如圖乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關系圖線。由此圖線可得該彈簧的原長x0=________cm,勁度系數k=________N/m。

(3)他又利用本試驗原理把該彈簧做成一把彈簧秤,當彈簧秤上的示數如圖丙所示時,該彈簧的長度x=________cm。【解析】(1)為了刻度尺讀數精確,要求刻度尺保持豎直。(2)由胡克定律可得F=k(x-x0),可知:圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長,即x0=4cm;圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數k=50N/m。(3)由胡克定律得F=k(x-x0),代入數據得x=10cm。答案:(1)豎直(2)450(3)10角度2試驗數據處理【典例2】在“試驗:探究彈簧彈力與形變量的關系”中。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上,將刻度尺固定在彈簧一側。彈簧軸線和刻度尺都應在豎直方向。(2)彈簧自然懸掛,待彈簧靜止時,長度記為L0;彈簧下端掛上砝碼盤時,長度記為Lx;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長度依次記為L1至L6。數據如表。代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數值記錄不規范,代表符號為________。由表可知所用刻度尺的最小分度為________。

(3)如圖是該同學依據表中數據作的圖,縱軸是砝碼的質量,橫軸是彈簧長度與________的差值(選填“L0”或“Lx”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數為________N/m;通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g(結果保留兩位有效數字,重力加速度g取9.8N/kg)。

【解析】(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產生,彈簧軸線和刻度尺均應在豎直方向。(2)彈簧靜止時,記錄原長L0;表中的數據L3與其他數據有效位數不同,所以數據L3不規范,標準數據應讀至cm位的后兩位,最終一位應為估讀值,精確至0.1mm,所以刻度尺的最小分度為1mm。(3)由題圖知所掛砝碼質量為0時,x為0,所以x=L-Lx(L為彈簧長度)。(4)由胡克定律F=kΔx知,mg=k(L-Lx),即mg=kx,所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數k==N/m=4.9N/m同理,砝碼盤的質量m′==kg=0.01kg=10g。答案:(2)L31mm(3)Lx(4)4.910類型二創新型試驗【典例3】(1)某次探討彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系試驗時,得到如圖a所示的F-L圖像,由圖像可知:彈簧原長L0=________cm,求得彈簧的勁度系數k=________N/m。

(2)按如圖b的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G=1N),使(1)中探討的彈簧壓縮,穩定后指針指示如圖b,則指針所指刻度尺示數為________cm。由此可推想圖b中所掛鉤碼的個數為________個。

【解析】(1)由胡克定律F=k(L-L0),結合題圖a中數據得:L0=3.0cm,k=200N/m。(2)由題圖b知指針所示刻度為1.50cm,由F=k(L0-L),可求得此時彈力為:F=3N,故所掛鉤碼的個數為3個。答案:(1)3.0200(2)1.503【創新評價】創新角度創新措施彈簧放置彈簧水平放置彈簧壓縮彈簧的固定方式【創新探究