题目内容

14.在“探究弹力和弹簧伸长的关系,并测定弹簧的劲度系数”实验中,实验装置如图1所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.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)一位同学通过以上实验测量后把6组数据描点在如图2所示的坐标系中,请作出F-L图线.
(2)由此图线可得出的结论是:在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比.该弹簧的原长L0=10cm,劲度系数k=25N/m.(结果保留两位有效数字)
(3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置比较.优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响;缺点在于弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验误差.

分析 实验中需要测量多组弹力的大小和弹簧的长度,根据要求设计出表格.作出F-L的关系图线.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,根据图线的斜率求出劲度系数的大小.作好误差分析.

解答 解:(1)根据描出的点用直线将各点拟合即可得出对应的图象如图所示;
(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,因为弹簧的长度L=10cm,可知弹簧的原长L0=10cm.
根据胡克定律知,k=$\frac{F}{x}$,可知图线的斜率表示劲度系数,则k=$\frac{△F}{△x}$=$\frac{2.0}{0.19-0.10}$=22N/m,
(2)弹簧悬挂放置时弹簧自身所受重力对实验产生影响
弹簧水平放置: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)如图所示.
(2)弹力和弹簧的伸长量成正比; 10; 25
(3)避免弹簧自身所受重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验误差

点评 本题考查了学生设计的能力和作图的能力,知道F-L图线的斜率表示劲度系数.注意掌握分析误差的形成原因.

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