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1、第二章第二章 相互作用相互作用 第四讲第四讲 实验二：探究弹力和弹簧伸长的 关系 实验二：探究弹力和弹簧伸长的 关系 课时跟踪练课时跟踪练 1(多选多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，关于操 作步骤先后顺序下列说法正确的是 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，关于操 作步骤先后顺序下列说法正确的是( ) A先测量原长，后竖直悬挂先测量原长，后竖直悬挂 B先竖直悬挂，后测量原长先竖直悬挂，后测量原长 C先后顺序对实验结果无影响先后顺序对实验结果无影响 D先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重 解析 ：解析 ： 由于弹簧自身有重力，悬
2、挂时的长度大于水平放置时的长 度，所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长 由于弹簧自身有重力，悬挂时的长度大于水平放置时的长 度，所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长 答案：答案：BD 2(多选多选)图甲和乙是探究某根弹簧的伸长量图甲和乙是探究某根弹簧的伸长量 x 与所受拉力与所受拉力 F 之 间的关系图，下列说法中正确的是 之 间的关系图，下列说法中正确的是( ) A弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数是 2 N/m B弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数是 2103 N/m C 当弹簧受 当弹簧受F2800 N的拉力作用时，弹簧伸长量为的拉力作用时，弹簧伸长量为x240 cm D当弹簧伸长量为当弹簧伸长
3、量为 x120 cm 时，弹簧产生的拉力是时，弹簧产生的拉力是 F1200 N 答案：答案：BC 3(2018南昌模拟南昌模拟)某物理学习小组做“探究弹力和弹簧伸长的 关系”的实验 某物理学习小组做“探究弹力和弹簧伸长的 关系”的实验 该学习小组成员利用所学知识测出了一轻质弹簧的原长该学习小组成员利用所学知识测出了一轻质弹簧的原长 l0和弹 簧的劲度系数该轻质弹簧一端固定于深度为 和弹 簧的劲度系数该轻质弹簧一端固定于深度为 h0.25 m、且开口向 右的光滑小筒中 、且开口向 右的光滑小筒中(没有外力作用时弹簧的右端位于筒内没有外力作用时弹簧的右端位于筒内)， 如图甲所示， 该小组成员通过改
4、变所挂钩码的个数， 测出距筒口右端弹簧的对应长 度 ， 如图甲所示， 该小组成员通过改变所挂钩码的个数， 测出距筒口右端弹簧的对应长 度 l， 作出图乙所示的， 作出图乙所示的 Fl 图线， 则弹簧的劲度系数图线， 则弹簧的劲度系数 k_N/m， 弹簧的原长 ， 弹簧的原长 l0_cm. 解析：解析：由由Fkx 和题图乙可知，和题图乙可知，k N/m100 3 30 010 20 10 2 N/m.由题图乙可知由题图乙可知 F20 N 时，时，l10 cm0.1 m，即，即 20 Nk(0.1 0.25l0)(N)，所以，所以 l00.15 m，即，即 15 cm. 答案：答案：100 15
5、4(2017枣庄模拟枣庄模拟)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质 量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关 系 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质 量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关 系 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：为完成实验，还需要的实验器材有：_ (2)实验中需要测量的物理量有：实验中需要测量的物理量有：_ (3)图乙是弹簧弹力图乙是弹簧弹力 F 与弹簧伸长量与弹簧伸长量 x 的的 Fx 图线， 由此可求出弹 簧的劲度系数为 图线， 由此可求出弹 簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点的原因是由于图线不过原点的原因是由于_ _. 解
6、析：解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形 变量 根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形 变量 (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹 簧所受外力与对应的伸长量 根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹 簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度或与弹簧对应的长度) (3)取图象中取图象中(0.5，0)和和(3.5，6)两个点，代入两个点，代入 Fkx 可得可得 k200 N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量 答案：答案：(1)刻度尺 刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧
7、所受外力与弹簧对应的伸 长量 弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的伸 长量(或与弹簧对应的长度或与弹簧对应的长度) (3)200 弹簧自身存在重力弹簧自身存在重力 5(2015福建卷福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的 实验，如图所示 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的 实验，如图所示 (1)图甲是不挂码时弹簧下端指针所指的标尺刻度， 其示数为图甲是不挂码时弹簧下端指针所指的标尺刻度， 其示数为7.73 cm，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧 的伸长量 ，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧 的伸长量l 为为_cm； (2)本实验通过在弹
8、簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力， 关于此操作，下列选项中规范的做法是 本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力， 关于此操作，下列选项中规范的做法是_(填选项前的字母填选项前的字母)； A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度 和对应的钩码总重 逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度 和对应的钩码总重 B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应 的钩码总重 随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应 的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l 与弹力与弹力 F 的关系图线， 图线的 的关系图
9、线， 图线的 AB 段明显偏离直线段明显偏离直线 OA， 造成这种现象的主要原因是， 造成这种现象的主要原因是_ _. 解析 ：解析 ： 由题图乙知， 读数为由题图乙知， 读数为14.66 cm， 所以弹簧伸长， 所以弹簧伸长14.667.73 6.93 (cm)； 若随意增减砝码，会作图不方便，有可能会超出弹簧形变 范围，所以应逐一增挂钩码；由题图知 ； 若随意增减砝码，会作图不方便，有可能会超出弹簧形变 范围，所以应逐一增挂钩码；由题图知 AB 段伸长量与弹力不成线性 关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度 段伸长量与弹力不成线性 关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度 答案：答案：(1)
10、6.93 (2)A (3)钩码重力超过弹簧的弹性限度钩码重力超过弹簧的弹性限度 6 (2018太原质检太原质检)某同学在做 “探究弹力和弹簧伸长量的关系” 的实验中，所用实验装置如图甲所示，所用钩码质量均为 某同学在做 “探究弹力和弹簧伸长量的关系” 的实验中，所用实验装置如图甲所示，所用钩码质量均为 30 g他先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 他先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在弹簧的下 端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在表中实验中弹簧 始终未超过弹性限度，取 个钩码逐个挂在弹簧的下 端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在表中实验中弹簧 始终未超
11、过弹性限度，取 g10 m/s2. (1)根据实验数据在图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小 与弹簧总长度之间的函数关系的图线 根据实验数据在图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小 与弹簧总长度之间的函数关系的图线 钩码质量钩码质量/g0306090120150 弹簧总长度弹簧总长度 /cm 6.007.008.009.0010.0011.00 (2)该弹簧的自然长度为该弹簧的自然长度为_cm；劲度系数；劲度系数 k_N/m. (3)若该弹簧所能承受的最大拉力若该弹簧所能承受的最大拉力(超过此值就不是弹性形变超过此值就不是弹性形变)为为 10.2 N，则弹簧的最大长度为，则弹簧的最大长度为
12、Lm_cm. (4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是图线延长后与纵轴的交点的物理意义是_ _. 解析：解析：(1)描图作图，如图所示描图作图，如图所示 (2)作出的作出的 FL 图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力 F0 时弹簧 的长度，即弹簧的自然长度，由图知为 时弹簧 的长度，即弹簧的自然长度，由图知为 6 cm；图线的斜率即为弹簧 的劲度系数 ；图线的斜率即为弹簧 的劲度系数 k30 N/m. F F x x (3)由图象可以得出图线的数学表达式为由图象可以得出图线的数学表达式为 F30L1.8(N)，所以 当弹簧弹力为 ，所以 当弹簧弹力为 10.2 N
13、时弹簧长度最大，即时弹簧长度最大，即 Lm0.4 m40 cm. (4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为 5 cm 时的弹力，此 时弹簧被压缩了 时的弹力，此 时弹簧被压缩了 1 cm，即表示弹簧被压缩，即表示弹簧被压缩 1 cm 时的弹力为时的弹力为 0.3 N. 答案：答案：(1)如解析图所示 如解析图所示 (2)6 30 (3)40 (4)弹簧被压缩弹簧被压缩 1 cm 时的弹力为时的弹力为 0.3 N 7某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数 (遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹
14、性限度遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定 在竖直放置的木板上，原长为 ，将一张白纸固定 在竖直放置的木板上，原长为 L0的橡皮筋的上端固定在的橡皮筋的上端固定在 O 点，下端 挂一重物用与白纸平行的水平力 点，下端 挂一重物用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小由拉力传感器显示其大小)作用于作用于 N 点，静止时记录下点，静止时记录下 N 点的位置点的位置 a，请回答：，请回答： (1)若拉力传感器显示的拉力大小为若拉力传感器显示的拉力大小为 F， 用刻度尺测量橡皮筋， 用刻度尺测量橡皮筋 ON 的长为的长为 L 及及 N 点与点与 O 点的水平距离为点的水平距
15、离为 x，则橡皮筋的劲度系数为，则橡皮筋的劲度系数为 _(用所测物理量表示用所测物理量表示) (2)(多选多选)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录 静止时 若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录 静止时 N 点的位置点的位置 b，发现，发现 O、a、b 三点刚好在同一直线上，其位 置如图乙所示，则下列说法中正确的是 三点刚好在同一直线上，其位 置如图乙所示，则下列说法中正确的是_ A第二次拉力传感器显示的拉力示数较大第二次拉力传感器显示的拉力示数较大 B两次拉力传感器显示的拉力示数相同两次拉力传感器显示的拉力示数相同 C第二次所用的橡皮筋的劲度系数小第二次所用的橡皮筋的
16、劲度系数小 D第二次所用的橡皮筋的劲度系数大第二次所用的橡皮筋的劲度系数大 解析 ：解析 ： (1)令橡皮筋与竖直方向夹角为令橡皮筋与竖直方向夹角为 ，重物重力为，重物重力为 G，结点，结点 N 在竖直拉力在竖直拉力(重物重力重物重力 G)、橡皮筋拉力、橡皮筋拉力 FT和水平拉力和水平拉力 F 作用下处于 平衡状态，满足图示关系，则 作用下处于 平衡状态，满足图示关系，则 sin ，而，而 sin ， ，FTk(LL0)， F F F FT T x x L 联立得联立得 k. F FL L x x（ （LL0 0） ） (2)由受力图知由受力图知 FGtan ，两次中，两次中 G、 均相同，所以两次拉力均相同，所以两次拉力 传感器显示的拉力示数相同，传感器显示的拉力示数相同，A 错，错，B 对；同理，两次橡皮筋的拉力 也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量大，由胡克定律知第 二次所用的橡皮筋的劲度系数小， 对；同理，两次橡皮筋的拉力 也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量大，由胡克定律知第 二次所用的橡皮筋的劲度系数小，C 对，对，D 错错 答案：答案：(1) (2)BC F FL L x x（ （LL0 0） ）