5.(2012·广东高考)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺
都应在________方向(填“水平”或“竖直”).
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧________时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.
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代表 符号 |
L0 |
Lx |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
L5[来源:] |
L6 |
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数值 (cm) |
25.35 |
27.35 |
29.3 |
31.30 |
33.4 |
35.35 |
37.40 |
39.30 |
表中有一个数值记录不规范,代表符号为________.由表可知所用刻度尺的最小分度为________.
(3)图2-4-12是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”).
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图2-4-12
(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为________g.(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)
[解析] (1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向.
(2)弹簧静止时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效位数不同,所以数据L3不规范,标准数据应读至cm位的后两位,最后一位应为估计值,精确至mm位,所以刻度尺的最小分度为1 mm.
(3)由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以x=L1-Lx.
(4)由胡克定律F=kΔx知,mg=k(L-Lx),即mg=kx,所以图线斜率即为劲度系数k== N/m=4.9 N/m,同理砝码盘质量m=
= kg=0.01 kg=10 g.
[答案] (1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx
(4)4.9 10
3.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图2-4-9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.
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图2-4-9
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标图2-4-10中描点,请作出F-L图线.
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图2-4-10
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=________cm,劲度系数k=________N/m.
(3)试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据).
(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:________________________________________________________________________.
缺点在于:________________________________________________________________________.![]()
[解析] (1)用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示:
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(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度,由图象可知,L0=5×10-2 m=5 cm.
劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20 N/m.
(3)记录数据的表格如下:
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次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
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弹力F/N |
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弹簧的长度 L/×10-2 m |
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弹簧的伸长量 x/×10-2 m |
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(4)优点是:避免弹簧自身所受重力对实验的影响.
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增大.
[答案] (1)见解析图 (2)5 20 (3)见解析 (4)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的误差增大
B组 高考题组
2. (2014·山西平遥中学模拟)某研究小组用如图2-4-7所示装置做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验.他们先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下(重力加速度g=9.8 m/s2):
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图2-4-7
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钩码质量 m/×102 g |
0 |
1.00 |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
5.00 |
6.00 |
7.00 |
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标尺刻度 x/×10-2 m |
15.00 |
18.94 |
22.82 |
26.78 |
30.66 |
34.60 |
42.00 |
54.50 |
(1)根据所测数据,在图2-4-8坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线.
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图2-4-8
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在________范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为________N/m.
[解析] (1)这是一个用图象法处理实验数据的问题,利用有关数据作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.
(2)从图中可以看出,在0~4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律,计算得到劲度系数大小为26 N/m.
[答案] (1)如图所示
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(2)0~4.9 N 26