题目内容

17.通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间的关系”实验,我们知道:在弹性限度内,弹簧弹力F与形变量x成正比,并且不同弹簧,其劲度系数也不同.某中学的探究学习小组从资料中查到:弹簧的劲度系数与弹簧的材料和形状有关.该学习小组想研究弹簧的劲度系数与弹簧原长的关系,现有A,B,C,D四根材料和粗细完全相同仅长度不同的弹簧.
(1)学习小组的同学们经过思考和理论推导,各自提出了自己的看法,其中甲同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧长度成正比,乙同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧原长成反比,甲、乙有一名同学的看法是正确的.你认为正确的是乙(填“甲”或“乙”),就这一环节而言,属于科学探究中的哪个环节C(填序号).
A.分析与论证 B.进行实验与收集证据  C.猜想与假设  D.制定计划与设计实验
(2)为验证甲、乙谁的看法正确,可通过实验完成,实验器材除上述弹簧和已知至来年个的几个钩码外,还需要的实验器材是铁架台,刻度尺.
(3)探究学习小组进行实验记录的数据如表所示,实验数据记录(g=10m/s2)
原长钩码质量弹簧长度弹簧伸长量x弹簧劲度系数k
弹簧A10.00cm0.3kg13.00cm3.00cm100N/m
弹簧B15.00cm0.1kg16.49cm1.49cm67.1N/m
弹簧C20.00cm0.2kg24.00cm①②
弹簧D30.00cm0.1kg32.99cm2.99cm33.4N/m
请完成表,从中得出的结论为:①4.00cm②50N/m,从中得出的结论为:在实验允许的误差范围内,弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比.

分析 (1)两个同学先做出假设,后进行实验验证,是科学探究中的猜想与假设环节.
(2)弹簧的伸长量x=弹簧长度-原长,劲度系数k可由:F=kx求出.

解答 解:(1)由胡克定律可知:认为正确的是乙,
两个同学先做出假设,后进行实验验证,是科学探究中的猜想与假设环节.故选C
(2)除上述弹簧和已知质量的几个钩码外,还需要铁架台,将弹簧支持起来挂钩码.并通过刻度尺来测量弹簧的形变量,从而确定弹簧的弹力与形变量的关系.
(3)弹簧的伸长量x=弹簧长度-原长:即:x=24.00-20.00=4.00cm
拉力F=mg=0.2×10=2N
由:F=kx得:
k=$\frac{F}{x}=\frac{2}{0.04}$N/m=50N/m
看一看其它三个弹簧弹力与劲度系数以及形变量的关系:
弹簧A:3=100×0.03
弹簧B:1≈67.1×0.0149
弹簧D:1≈33.4×0.0299
故结论为:在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量成正比
故答案为:(1)乙,C
(2)铁架台、刻度尺;
(3)4.00cm;50N/m在实验允许的误差范围内,弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比.

点评 本题比较简单考查了胡可定律的应用,做题时需要结合数学知识求解,是一道考查数学与物理结合的好题目

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