5.17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律
.受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:
A.有同学认为:横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,与截面半径成反比.
B.他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对
象,用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律,以验证假设.
C.通过
实验取得如下数据:
|
长度 |
伸长 直径 |
250 N |
500 N |
750 N |
1000 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.同学们对
实验数据进行分析、归纳后,对他们的假设进行了补充完善.
(1)上述科学探究活动中,属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是________、________.
(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确?若有错误或不足,请给予修正.
________________________________________________________________________.
(3)求出这种线材的伸长量x与拉力F以及线材的长度L、截面积S之间的定
量关系式.
解析:根据科学探究的要素和题目给定的条件,显然A属于“猜想与假设”,B属于“制定计划”,C属于“收集证据”,D属于“分析、论证、评估”.通过详细而全面的分析、计算实验数据,才能判断他们的假设是否全部正确,并对错误或不足之处给予修正,然后还要根据实验数据和(2)中的结论,通过计算,求出这种线材的伸长量x与拉力F以及材料的长度L、截面积S之间的定量关系式.
答案:(1)B C (2)他们的假设不是全部正确.在弹性限度内,金属线材的伸长量与拉力成正比,与截面半径的平方成反比,还与金属线材的长度成正比.
(3)x=kFL/S
其中k== mm2/N=8×10-6 mm2/N或k== m2/N=8×10-12 m2/N