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廣東物理高考一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)2 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

上傳人:莉**** 文檔編號:52412337 上傳時間:2022-02-08 格式:DOCX 頁數(shù):7 大?。?1.52MB
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1、第二章 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 1.(2009·廣東理基)一個實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長度關(guān)系的圖象如圖實(shí)-2-7所示.下列表述正確的是(  ) A.a(chǎn)的原長比b的長 B.a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C.a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D.測得的彈力與彈簧的長度成正比 解析:圖象的橫軸截距表示彈簧的原長,A錯誤;圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù),B正確,C錯誤;圖象不過原點(diǎn),D錯誤. 答案:B 2.(2010·臨沂質(zhì)檢)如圖實(shí)-2-8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(dāng)對彈簧施加變化的作用力(

2、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,如圖實(shí)-2-8乙所示.則下列判斷正確的是(  ) 圖實(shí)-2-8 A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B.彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比 C.該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D.該彈簧受到反向壓力時,勁度系數(shù)不變 解析:由圖乙知,F(xiàn)-x是一個過原點(diǎn)的直線,k= N/m=200 N/m,可知A錯,B、C、D正確. 答案:BCD 3.某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)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

3、數(shù)據(jù),作出外力F與彈簧總長度L的關(guān)系圖線如圖實(shí)-2-9所示.(實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)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(dāng)外力F=0時,彈簧的長度即原長L0=10 cm,圖線的斜率就是彈簧的勁度系數(shù),即k=×102 N/m=50 N/m. 答案:10 50 4.用如圖實(shí)-2-10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(diǎn),另一端B用細(xì)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(dāng)掛兩個鉤碼時,繩上一定點(diǎn)P對應(yīng)刻度如圖實(shí)-2-10乙中ab虛線所示,再增加一個鉤碼后,P點(diǎn)對應(yīng)刻度如圖實(shí)-

4、2-10乙中cd虛線所示,已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g,重力加速度g=9.8 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為________cm. 圖實(shí)-2-10 解析:對鉤碼進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件和胡克定律,得 2mg=k(l-l0) 3mg=k(l′-l0) 則k== N/m=70 N/m 掛三個鉤碼時,可列方程 (m+m+m)g=kΔx′ Δx′== m =2.10×10-2 m=2.10 cm. 答案:70 2.10 5.某同學(xué)用如圖實(shí)-2-11所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)?/p>

5、的標(biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個增加鉤碼,測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下:(g取9.8 m/s2) 鉤碼質(zhì)量 m/102 g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 標(biāo)尺刻度 x/10-2 m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50[ (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖實(shí)-2-12所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺的刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線. 圖實(shí)-2-12 (2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在________N范圍內(nèi)彈力大小與

6、彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律,這種規(guī)格的彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. 解析:(1)根據(jù)題目中所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn),然后用平滑的曲線(或直線)連接各點(diǎn),在連接時應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線上,偏差比較大的點(diǎn)舍去,不在線上的點(diǎn)盡量均勻分布在線的兩側(cè),如圖所示. (2)根據(jù)所畫圖象可以看出,當(dāng)m≤5.00×102 g=0.5 kg時,標(biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m成一次函數(shù)關(guān)系,所以在F≤4.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律,由胡克定律F=kΔx可知,圖線斜率的大小在數(shù)值上等于彈簧的勁度系數(shù)k,即 k===25.0 N/m. 答案:(1)見解析 (2)0~4.9 25.0 6.(

7、2008·北京高考)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上.當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示的刻度數(shù)值記作L0;彈簧下端掛一個50 g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作L1;彈簧下端掛兩個50 g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作L2;……;掛七個50 g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作L7. (1)下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值,其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤,它們的代表符號分別是________________和______________. 代表符號

8、 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度數(shù)值 /cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 (2)實(shí)驗(yàn)中,L3和L7兩個值還沒有測定,請你根據(jù)圖實(shí)-2-13將這兩個測量值填入上表中. 圖實(shí)-2-13 (3)為了充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計算出了三個差值:d1=L4-L0=6.90 cm,d2=L5-L1=6.90 cm,d3=L6-L2=7.00 cm. 請你給出第四個差值:d4=________=________cm. (4)根據(jù)以上差值,可以求出每增加50 g砝碼

9、的彈簧平均伸長量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子為:ΔL=__________________________________________________, 代入數(shù)據(jù)解得ΔL=________cm. (5)計算彈簧的勁度系數(shù)k=______________N/m.(g取9.8 m/s2) 解析:(1)L5、L6兩組數(shù)據(jù)在讀數(shù)時均沒有估讀值. (2)根據(jù)表格已知讀數(shù),刻度尺上端的刻度數(shù)小,因而L3=6.85 cm,L7=14.05 cm. (3)題中三組數(shù)據(jù)在尋求多掛4個砝碼形成的長度差,故d4=L7-L3=(14.05-6.85)cm=7.20 cm. (4)每增加

10、4個砝碼彈簧的平均伸長量ΔL1=,則每增加1個砝碼彈簧的平均伸長量ΔL==,代入數(shù)據(jù)求得ΔL=1.75 cm. (5)由(3)(4)可知,彈力F和彈簧伸長量ΔL成正比,即滿足F=kΔL,代入數(shù)據(jù) k== N/m=28 N/m. 答案:(1)L5L6 (2)6.85 14.05 (3)L7-L3 7.20 (4) 1.75 (5)28 7.橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi),伸長量x與彈力F成正比,即F=kx,k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān),理論與實(shí)踐都表明k=Y(jié),其中Y是一個由材料決定的常數(shù),材料力學(xué)上稱之為楊氏模量. (1)在國際單位制中,楊氏模量Y的單位應(yīng)該

11、是(  ) A.N    B.mC.N/m D.Pa (2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋,應(yīng)用如圖實(shí)-2-14所示的實(shí)驗(yàn)裝置可 以測量出它的楊氏模量Y的值.首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度L =20.00 cm,利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D=4.000 mm,那么測量工具a應(yīng)該是____________,測量工具b應(yīng)該是 __________. (3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實(shí)驗(yàn)記錄. 拉力F/N 5 10 15 20 25 伸長量x/cm 1.6 3.2 4.7 6.4 8.0 請作出F-x圖象,由圖象可求得該

12、橡皮筋的勁度系數(shù)k=________N/m. (4)這種橡皮筋的Y值等于________. 解析:(1)在彈性限度內(nèi),彈力F與伸長量x成正比,F(xiàn)=kx,又根據(jù)題意可知,k=Y(jié)S/L. 則F=kx=Y(jié)·x 得出楊氏模量Y= 各物理量取國際單位得楊氏模量的單位是N/m2=Pa,選項(xiàng)D正確. (2)根據(jù)精確度判斷可知a為毫米刻度尺,b為螺旋測微器. (3)根據(jù)表格數(shù)據(jù),描點(diǎn)、連線,可得F-x圖象如圖所示.根據(jù)斜率的物量意義表示勁度系數(shù)k, k=≈3.1×102 N/m. (4)根據(jù)Y=kL/S求得,Y≈5×106 Pa. 答案:(1)D (2)毫米刻度尺 螺旋測微器 (3)圖

13、象見解析圖 3.1×102 (4)5×106 Pa 8.(2010·南京模擬)17世紀(jì)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),一學(xué)習(xí)小組同學(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(rèn)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(zhǔn)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(yàn)證假設(shè). C.通過實(shí)驗(yàn)取得如下數(shù)據(jù): 長度 拉力 伸長

14、直徑 250 N 500 N 750 N 1 000 N 1 m 2.52 mm 0.4 mm 0.8 mm 1.2 mm 1.6 mm 2 m 2.52 mm 0.8 mm 1.6 mm 2.4 mm 3.2 mm 1 m 3.57 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.6 mm 0.8 mm D.同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后,對他們的假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)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.

15、 解析:確定研究對象,選取實(shí)驗(yàn)器材屬“制定計劃”;實(shí)驗(yàn)過程和測量數(shù)據(jù)屬“搜集證據(jù)”.研究伸長量x與拉力F、長度L、直徑D的關(guān)系時,采用控制變量法,比如長度、直徑不變,再研究伸長量與力的關(guān)系,這種方法稱為控制變量法.這是物理實(shí)驗(yàn)中的一個重要研究方法. 答案:(1)B C (2)他們的假設(shè)不是全部正確.在彈性限度內(nèi),金屬絲(桿)的伸長量與拉力成正比,與截面半徑的平方成反比,還與金屬絲(桿)的長度成正比 內(nèi)容總結(jié) (1)第二章 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 1.(2009·廣東理基)一個實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長度關(guān)系的圖象如圖實(shí)-2-7所示.下列表述正確的是(  ) A.a(chǎn)的原長比b的長 B.a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C.a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D.測得的彈力與彈簧的長度成正比 解析:圖象的橫軸截距表示彈簧的原長,A錯誤

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