Question

李明小组在“探究影响塑料刻度尺形变的因素”中选用一长50cm的刻度尺，将其一端固定在桌边上，研究力的三要素，即力的大小、方向和

 

对力的作用效果的影响．实验中，李明发现沿竖直向下方向作用在同一点的力越大，塑料尺弯曲得越

 

（选填“大”或“小”）．他们对这一现象产生了浓厚的兴趣，课后用弹簧对“影响弹簧形变大小的因素”进行定量研究．对此研究问题他们提出以下猜想：
猜想1：弹簧形变大小可能跟外力的大小成正比；
猜想2：弹簧形变大小可能跟弹簧的横截面积成反比；
（1）为验证猜想1，李明应选用以下实验器材中的

 

（填序号）．
（A）一根长约10cm的弹簧；（B）几个长度、横截面积、制造材料均不相同的弹簧；
（C）刻度尺；  （D）天平；（E）量筒；（F）铁架台；（G）质量均为100g的小钩码7个．
（2）李明用如图1所示装置验证猜想1．他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码（每个钩码质量100g），并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下；（g=10N/kg）

钩码的个数	0	1	2	3	4	5	6	7
标尺刻度/10-2m	15.0	19.0	23.0	27.0	31.0	35.0	42.0	55.0
伸长量x/10-2m	0

①物理学中，常用“伸长量”来表示弹簧形变的大小，伸长量定义为弹簧受到拉力时的长度与自由伸长（即不受作用力）时长度的差值．根据伸长量的定义填写上表中空格．
②根据所测数据，在坐标纸上（如图2）作出弹簧伸长量x与拉力F的关系图象．

③请你利用实验数据和图象进行分析论证，写出实验结论：

 

．

Answer 1

分析：力的大小、方向和作用点叫做力的三要素，力的三要素影响力的作用效果，力的方向和作用点相同的前提下，所用的力越大，则塑料尺形变的越大．
（1）想要探究弹簧形变大小可能跟外力的大小成正比时，必须用到一根弹簧测力计、刻度尺、铁架台、所挂的物体钩码，实际选出适当的器材；
（2）①结合实验数据中提供的数据和伸长量的概念每一次弹簧伸长的长度得出；
②结合所提供的实验数据，再描点、连线在坐标系中做出弹簧伸长量x与拉力F的关系图象；
③结合数据和做出的坐标系可以看出，在一定范围内弹簧形变大小跟外力的大小成正比；如果超过了这个弹性范围，则弹簧形变大小跟外力的大小不成正比．

解答：解：力的三要是力的大小、方向、作用点，力的三要素都影响力的作用效果，沿竖直向下方向作用在同一点的力越大，塑料尺弯曲得越大．
（1）想验证弹簧形变大小可能跟外力的大小的关系，必须改变对弹簧拉力的大小，来观察形变的规律，故必须通过刻度尺来反应出弹簧形变的大小，通过弹簧上所挂物体的多少来反应出对弹簧力的大小，从而得出所需的器材是：ACFG；
（2）①从实验数据中可以获悉，当弹簧不受力的作用时，弹簧的长度为15.0cm，当挂上一个1N的钩码时，弹簧的长度为19.0cm，所以弹簧伸长的长度是4.0cm，所管的钩码依次增大到5N时，弹簧伸长依次增加4cm；当钩码对弹簧的拉力为6N和7N时，伸长量依次为：27cm、40cm．
②根据实验数据中的弹簧伸长量与所受的拉力，在坐标系中先描点、然后再连线，做出图象；
③从实验数据可以看出，弹簧伸长量与所受拉力的关系，可以从两个方面进行分析，一个是在弹簧弹性范围之内时，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比关系，当超出弹簧的弹性范围时，弹簧形变大小跟外力的大小不成正比．
故答案为：作用点；大；
（1）ACFG
（2）①

钩码个数	0	1	2	3	4	5	6	7
标尺刻度/10-2m	15.0	19.0	23.0	27.0	31.0	35.0	42.0	55.0
伸长量×/10-2m	0	4.0	8.0	12.0	16.0	20.0	27.0	40.0

②

③当拉力不太大时，弹簧形变大小跟外力的大小成正比；当拉力过大时，弹簧形变大小跟外力的大小不成正比（或在一定范围内，弹簧形变大小跟外力的大小成正比）．

点评：此题是一道综合性较强的题目，考查学生的分析探究能力，是中考实验探究题考查的热点．