6. [2014·山东安丘一中]以下是一名同学做“探究形变与弹力的关系”的实验.
(1)下列实验步骤是这名同学准备完成的,请你帮他按操作的先后顺序,将各步骤的顺序号写在横线上__________.
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度l0;
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码;
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式;
F.解释函数表达式中常数的物理意义.
(2)下表是这名同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据:
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弹力F/N |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
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弹簧原来长度l0/ cm |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
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弹簧后来长度l/ cm |
16.2 |
17.3 |
18.5 |
19.6 |
20.8 |
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弹簧伸长量x/ cm |
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①算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在上表的空格内.
②在坐标纸上作出F-x图象.
③写出曲线的函数表达式:__________.(x以 cm为单位)
④函数表达式中常数的物理意义:__________.
答案:(1)C,B,D,A,E,F
(2)①如下表所示.
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弹力F/N |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
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弹簧伸长量x/ cm |
1.2 |
2.3 |
3.5 |
4.6 |
5.8 |
②如图所示.
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③F=0.43x
④函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数,表示使弹簧每伸长或压缩0.01m(1cm)所需的拉力大小为0.43 N
5. [2013·广东茂名期末]某同学用如图所示的装置做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验.他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:(重力加速度取g=9.8 m/s2)
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钩码质量 m/102g |
0 |
1.00 |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
5.00 |
6.00 |
7.00 |
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标尺刻度 x/10-2m |
15.00 |
18.94 |
22.82 |
26.78 |
30.66 |
34.60 |
42.00 |
54.50 |
(1)根据所测数据,在如图所示的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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(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在________N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律,这种规格的弹簧的劲度系数为________N/m.
解析:本例主要考查用图象法处理数据的方法,以及根据实验结果(图象)判断分析实验结论的能力.
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(1)根据题目中所测量的数据进行描点,然后用平滑的曲线(或直线)连接各点,在连接时应让尽量多的点落在线上(偏差比较大的点舍去),不在线上的点尽量平均分配在线的两侧,如图所示.
(2)根据所画图象可以看出,当m≤5.00×102 g=0.5 kg时,标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系,所以在F≤4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.由胡克定律ΔF=kΔx可知,k===25 N/m.
答案:(1)见解析图 (2)4.9 25