Question

2．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，实验装置如图1．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．
（1）有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图2中，请作出F-L图线．
（2）由此图线可得出该弹簧的原长L₀=5.0 cm，若将该弹簧制成测力计，最大量程为16N．
（3）弹簧所受到的拉力（或者压力）与伸长长度（或者压缩长度）的比值叫做劲度系数，该弹簧的劲度系数为200N/m．
（4）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．优点在于：避免弹簧自身所受重力对实验的影响．

Answer 1

分析 （1）实验中采用描点法，作出F-L的关系图线；
（2）当弹簧弹力为零时，弹簧处于原长，结合图线得出弹簧的原长；根据在弹性限度内，弹簧所受拉力与伸长成正比，判断弹簧秤的最大量程；
（3）根据图线的斜率求出劲度系数的大小；
（4）该同学实验时把弹簧水平放置时能避免弹簧自身所受重力对实验的影响；但不足之处是弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．

解答 解：
（1）实验中采用描点法，作出F-L的关系图线如图所示．    
                                               
（2）当弹力为零时，弹簧的形变量为零，此时弹簧的长度等于弹簧的原长，由图读出：弹簧的自然长度L₀=5.0cm；
观察图象可知，当该弹簧受到拉力超过16N时，弹簧的伸长跟所受拉力不成正比，即超过了弹性限度，所以将该弹簧制成测力计，最大量程为16N；
（3）由图象可知，在弹性限度内，弹簧所受到的拉力（或者压力）与伸长长度（或者压缩长度）成正比，其劲度系数为：
k=$\frac{△F}{△x}$=$\frac{8N}{（9-5）×1{0}^{-2}m}$=200N/m                                        
（4）实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，其优点是避免弹簧自身所受重力对实验的影响；其缺点是弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．   
故答案为：（1）作出F-L的关系图线如图所示；
（2）5.0；16N；
（3）200；
（4）避免弹簧自身所受重力对实验的影响．

点评 本题关键是明确描点作图的方法，同时求解出图象的函数表达式，然后通过图象求解出劲度系数．