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某学习小组要研究影响弹簧劲度系数的因素,他们猜想弹簧的劲度系数k可能与制成弹簧的钢丝的半径r、弹簧圈的半径R和弹簧的圈数n有关.为此他们选择了同种材料制成的不同粗细的钢丝,分别绕成了弹簧圈半径不同的弹簧.再利用薄铁片做为卡片和指示弹簧被拉伸后所到位置的指针,用这个卡片选择对弹簧的不同位置施力,实现对同一个弹簧使用圈数的改变(如图甲所示),从而可得到圈数不同的弹簧.他们分别研究了k与r、k与R和k与n的关系(在研究k与弹簧的一个参量的关系时,另外两参量保持不变),并根据测得的数据,分别画出了k-r、k-R和k-n图象如图乙、丙、丁所示.关于上面实验所采用的科学方法,以及k与r、R和n的关系,下列说法中可能正确的是( )
A.等效替代法,k∝
r
R
n
3
B.控制变量法,k∝
r
R
3
n
C.等效替代法,k∝
r
4
R
n
3
D.控制变量法,k∝
r
4
R
3
n
在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图(a)所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力F
f
随拉力F的变化图象,如图(b)所示.已知木块质量为0.78kg,重力加速度g=10m/s
2
,sin37°=0.60,cos37°=0.80.
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)如图(c),若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2m/s
2
的加速度从静止开始沿水平面做匀变速直线运动,拉力大小应为多大?
(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,再经过多少时间木块停下?整个运动过程中摩擦力对木块做了多少功?
在做“探究弹力与弹簧伸长关系”的实验时,将一轻弹簧竖直悬挂,让其自然下垂,测出其自然长度;然后在其下端悬挂钩码,测出弹簧的总长度;改变钩码个数,测出几组数据。实验过程中没有超过弹簧的弹性限度。作出钩码重力F与弹簧的总长度L的关系图象,如图所示。由图可知:该弹簧的自然长度为_____________cm,劲度系数为_____________N/m。
下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测得的几组数据:
(1)请在下边的坐标系中作出F-x图线;
(2)弹簧的劲度系数是____________N/m。
小明同学在实验室探究弹力和弹簧伸长的关系的探究过程是:
【猜想与假设】弹簧弹力和弹簧伸长成正比例关系。
【设计与进行实验】
①设计如图所示的实验装置进行实验;
②在弹簧下端挂上钩码,当分别悬挂10g、20g钩码时,记下指针所指的标尺刻度;
③将实验数据记录在表格中;
④整理器材,进行实验数据分析并得出结论。
【交流与评估】小明同学将实验数据记录在到下表中(重力加速度
g
=9.8m/s
2
)
根据实验数据在坐标纸上用描点法画出
x-m
图像如图所示,根据图像于是小明得出结论:弹簧弹力和弹簧伸长不是正比例关系而是一次函数关系,自己先前的猜想是错误的。
(1)请说明小明结论错误的原因:________________________。
(2)这个实验小明同学在【设计与进行实验】中的设计方案上还存在的不足之处是:__________________________________。
一个实验小组在“探究弹簧弹力大小和伸长量的关系”实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。由图线可得出相关结论,请你写出其中的二条:①______________________;②______________________。
在探究弹簧的弹力与伸长量之间的关系实验中,用如图所示的装置,将弹簧的一端固定,另一端与力传感器连接,比对刻度尺。一位同学的实验数据如表中所列。为了比较精确地找到弹力与伸长量的关系,简述你认为怎样处理测量数据:____________________________________。
(Ⅰ)(6分)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了如图所示的实验装置.所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中.(弹力始终未超过弹性限度,取g=10m/s
2
)
砝码质量(g)
0
30
60
90
120
150
弹簧总长(cm)
6.00
7.15
8.34
9.48
10.64
11.79
弹力大小(N)
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
①试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线.
②该弹簧的劲度系数k=______
(Ⅱ)(1)现要验证“当质量
一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图所示)、小车、计时器一个、米尺.请填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
①让小车自斜面上方一固定点A
1
从静止开始下滑至斜面底端A
2
,记下所用的时间t.
②用米尺测量A
1
与A
2
之间的距离x,则小车的加速度a=______.
③用米尺测量A
1
相对于A
2
的高度h.设小车所受重力为mg,则小车所受合外力F=______.
④改变______,重复上述测量.
⑤以h为横坐标,1/t
2
为纵坐标,根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
(2)在“验证牛顿运动定律”的实验中,实验装置如图甲所示,有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线.试分析:
①A图线不通过坐标原点的原因是______;
②A图线上部弯曲的原因是______.
在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中,为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为______.其中乙弹簧的劲度系数为______N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧______(填“甲”或“乙”).
下表是某同学为探索弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据:
弹力:F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧的伸长x/cm
2.6
5.0
6.8
9.8
12.4
(1)请你在图中的坐标线上坐出F-x图线
(2)写出曲线所代表的函数式:______(x用cm作单位)
(3)函数表达式中常数的物理意义:______.
0
8256
8264
8270
8274
8280
8282
8286
8292
8294
8300
8306
8310
8312
8316
8322
8324
8330
8334
8336
8340
8342
8346
8348
8350
8351
8352
8354
8355
8356
8358
8360
8364
8366
8370
8372
8376
8382
8384
8390
8394
8396
8400
8406
8412
8414
8420
8424
8426
8432
8436
8442
8450
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