题目内容
【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系；实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度；设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg砝码时，各指针的位置记为x；测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2）。已知实验所用弹簧的总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm。
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0（cm） | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x（cm） | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k（N/m） | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
1/k（m/N） | 0.006 1 | ② | 0.017 9 | 0.022 9 | 0.029 6 | 0.034 7 |
（1）将表中数据补充完整： ① ， ② 。
（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k–n图。
（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点；若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= ③ N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的表达式为k= ④ N/m。
【答案】（1）①81.7 ②0.012 2 （2）见解析 （3）③
（在
之间均可） ④
（在
之间均可）
【解析】（1）①中
；
②
。
（2）图线如图：
（3）③由图线可知直线的斜率为
，故直线方程满足
，即(N/m)（在
之间均可）。
④由于60匝弹簧的总长度为11.88 cm；则n匝弹簧的原长满足
，代入
可得：。（在
之间均可）
