2020-2021学年第三章 相互作用2 弹力练习

实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

课堂素养达标

1.(多选)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,以下说法正确的是 (　　)

A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度

B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态

C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等

【解析】选A、B。弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,否则弹簧会损坏,故A正确;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要保证弹簧位于竖直位置,使钩码的重力等于弹簧的弹力,要待钩码平衡时再读数,故B正确;弹簧的长度不等于弹簧的伸长量,伸长量等于弹簧的长度减去原长,故C错误;拉力与伸长量之比是劲度系数,由弹簧决定,同一弹簧的劲度系数是不变的,不同的弹簧的劲度系数一般不同,故D错误。

2.(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,对弹簧的测量和弹簧的悬挂两项操作的先后顺序,下列说法中正确的是              (　　)

A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂

B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长

C.先后顺序对实验结果无影响

D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重量

【解析】选B、D。在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中由于弹簧的自重,水平放置和竖直悬挂时,弹簧的长度不同,所以先竖直悬挂,后测量原长,这样挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度减去原长能准确反映伸长量,故A错误,B正确;先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重,故C错误,D正确,故选B、D。

【补偿训练】

如图所示,将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,刻度尺的零刻线与弹簧上端对齐,使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧下端挂一个50 g 的砝码时,指针示数为L1=3.40 cm,当弹簧下端挂两个50 g的砝码时,指针示数为L2=5.10 cm。g取9.8 m/s2。由此可知              (　　)

A.由于弹簧的原长未知,无法算出弹簧的劲度系数

B.弹簧的劲度系数是28 N/m

C.仅由题给数据无法获得弹簧的原长

D.弹簧的原长是1.70 cm

【解析】选D。设弹簧原长为L0,由胡克定律得k(L1-L0)=mg,k(L2-L0)=2mg,解得L0=1.70 cm,k≈29 N/m,D正确。

3.某同学在做“探究弹簧形变与弹力的关系”的实验时,将一轻弹簧竖直悬挂使其自然下垂,用刻度尺测出自然长度;然后在弹簧下端悬挂钩码对其施加向下的拉力F,测出相应的弹簧长度,再计算出弹簧的伸长量x;改变拉力F的大小(在弹性限度之内),测出多组数据,作出F与x的关系图线如图所示,由图线可求得弹簧的劲度系数为__________N/m。若测得弹簧的自然长度为0.1 m,所用钩码的质量均为50 g,当挂3个钩码时,弹簧的长度为__________m。(g取10 m/s2) 

【解析】由胡克定律及题图知,图像的斜率表示弹簧的劲度系数,k= N/m=

50 N/m。当挂3个钩码时,F=3mg=1.5 N,x== m=0.03 m,故弹簧的长度x总=

x+x0=(0.03+0.1) m=0.13 m。

答案:50　0.13

【补偿训练】

　　某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是图中的哪一个              (　　)

【解析】选C。当竖直悬挂时,由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量,但此时所挂重物的重力为0 N(即F=0 N),所以图像不过坐标原点,故A错误,C正确;B图的意思是当x=0时,弹簧有弹力,与题意不符,故B错误;因为在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与其所受的拉力成正比,图像应为直线,故D错误。