《全品選考復習方案》實驗二探究彈簧彈力與形變量的關系1.如圖甲所示,用鐵架臺、彈簧和多個質量均為m的鉤碼,探究在彈性限度內彈簧彈力與形變量的關系.(1)為完成實驗,還需要的實驗器材有:刻度尺.

(2)實驗中需要測量的物理量有:彈簧的原長、彈簧所受外力與彈簧對應的長度.

(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧形變量x的F?x圖線,由此可求出彈簧的勁度系數為200N/m.圖線不過原點是由于彈簧自身重力的影響.

(4)為完成該實驗,設計實驗步驟如下:A.以彈簧形變量為橫坐標,以彈力為縱坐標,描出各組(x,F)對應的點,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l0C.將鐵架臺固定在桌子上,并將彈簧的一端系在橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺D.依次在彈簧下端掛上1個、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的刻度,并記錄在表格內,然后取下鉤碼E.以彈簧形變量為自變量,寫出彈力與形變量的關系式,首先嘗試寫成一次函數,如果不行,則考慮二次函數F.解釋表達式中常數的物理意義G.整理儀器請將以上步驟按操作的先后順序排列出來:CBDAEFG.

[解析](1)根據實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和掛上鉤碼后的長度.(2)根據實驗原理,實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與彈簧對應的長度.(3)取題圖乙中(0.5cm,0)和(3.5cm,6N)兩個點,代入ΔF=kΔx,解得k=200N/m.由于彈簧自身有重力,使得實驗中彈簧不加外力時就有形變量.(4)根據實驗操作的合理性可知,設計的實驗步驟的先后順序為CBDAEFG.2.某學習小組嘗試探究彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關系.(1)通過多次實驗,記錄實驗數據,描繪出如圖甲所示的F?L圖像,則彈簧原長L0=3.0cm,彈簧的勁度系數k=200N/m(計算結果保留三位有效數字).

(2)如圖乙所示,若將該彈簧左端固定在中間帶有小圓孔的豎直擋板上,彈簧右端連接細線,細線穿過圓孔,通過光滑的滑輪與鉤碼相連,豎直擋板固定在刻度尺0刻線處,已知每個鉤碼重為1.0N.當水平彈簧壓縮穩定后,指針指示如圖乙所示.由此可推測所掛鉤碼的個數為3個.

[解析](1)當彈簧彈力為零,彈簧處于自然狀態,由圖可知,彈簧的原長為L0=3.0cm,由胡克定律可知k=FL?L0=(2)由圖可知,該刻度尺的讀數為L'=1.50cm,由胡克定律可知F'=k(L0-L')=200×(3.0-1.5)×10-2N=3N,由題可知每個鉤碼重G=1N,由此可推測所掛鉤碼的個數為n=F'G=3個3.某實驗小組用橡皮筋探究影響其伸長量的有關因素,探究方案如下:a.取4根材料、粗細相同的橡皮筋,其中3根等長,另一根的長度只有前三根長度的一半,將它們按圖示方式懸掛(其中第1組是兩根并用);b.在每組下端扎線的地方各拴一個紅色塑料簽,并在支架襯貼的白紙上標出簽的原始位置O(即橡皮筋的原長);c.先分別懸掛100克鉤碼,然后再在橡皮筋“2”下加掛100克鉤碼,記下各次標簽的位置,測量結果如下表:橡皮筋編號1234原長L(cm)10.0010.005.0010.00外力F(克力)100100100200橡皮筋橫截面積S2111伸長量ΔL(cm)2.515.012.50010.02回答下列問題:(1)以上探究過程使用的實驗方法是控制變量法;

(2)伸長量ΔL在記錄數據中出現錯誤的是2.500(填具體數據);

(3)根據上述探究過程,橡皮筋的伸長量與相關因素可能的關系為ΔL∝FLS(4)將一原長為L的橡皮筋,兩端施加大小為F的拉力時,橡皮筋伸長了ΔL;把它從中央剪斷,取其中的一段,給兩端施加2F的拉力,此時這段橡皮筋的長度為

L2+ΔL(不超過彈性限度)[解析](1)影響橡皮筋伸長量的因素涉及多個物理量,應使用控制變量法進行實驗.(2)伸長量ΔL在記錄數據中出現錯誤的是2.500cm,測量結果應該精確到1mm,再估讀到毫米的下一位,應為2.50cm.(3)由實驗數據可知,橡皮筋1、2原長相同、受力相同,橫截面積越大伸長量越小,與橫截面積成反比關系;橡皮筋2、3受力相同,橫截面積相同,原長越長伸長量越大,與原長成正比關系;橡皮筋2、4原長相同,橫截面積相同,受力越大伸長量越大,與力成正比關系;根據上述探究過程,橡皮筋的伸長量與相關因素可能的關系為ΔL∝FLS