Question

6．如图1，某同学在做“探究弹簧的形变与外力的关系”实验时，将一轻质弹簧竖直悬挂，让其自然下垂；然后在其最下端施加方向竖直向下的外力F，测出弹簧的总长度L．改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图2甲所示（实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的）．由图可知，该弹簧的原长（自然长度）为10cm；该弹簧的劲度系数为：50  N/m．若作出外力F与弹簧伸长长度X的关系图线如图2乙、丙所示，则图2乙中图线不过原点的原因是：弹簧自身有重量；
丙图中图线后来弯曲的原因是：外力已超过弹性限度；

Answer 1

分析 该题考察了应用弹力与弹簧长度关系的图象分析问题，由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长．再由胡克定律可求出弹簧的劲度系数．
根据胡克定律F=kx，结合图象物理意义，即可求解．

解答 解：
由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长为10cm；
当拉力为10N时，弹簧的形变量为x=30-10=20cm=0.2m
由胡克定律F=kx得：
k=$\frac{F}{x}$=$\frac{10}{0.2}$=50N/m；
由图乙可知，当没有拉力时，弹簧已有长度，说明弹簧自身有重力，导致弹簧伸长；
而丙图，当弹力达到一定范围时，出现拉力与形变量不成正比，说明弹力超出最大限度，
故答案为：10；50；弹簧自身有重量；  外力已超过弹性限度．

点评 该题要求要会从图象中正确的找出弹簧的原长及在各外力作用下弹簧的长，并会求出弹簧的形变量，在应用胡克定律时，要首先转化单位，要知道图线与坐标轴的交点的横坐标是弹簧的原长．知道图线的斜率即为弹簧的劲度系数，注意胡克定律的适用范围，及理解最大限度．