学生实验优秀教学设计

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课时检测区·能力达标

1.下列关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验的说法中正确的是

(

) A.实验中k的具体数值必须计算出来

B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度L代替x,F-L图线也是过原点的一条直线

C.利用F-x图线可求出k值

D.实验时要把所有点连到线上,才能探究得到真实规律

【解析】选C。“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中利用F-x图线可求出k值,但不一定要求解出k值,实验中用弹簧长度L代替x,F-L图线不是过原点的一条直线,作图时绝大多数点通过直线,偏离较大的点应舍去。C项对。

2.(2017·合肥高一检测)如图甲所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象,如图乙所示。则下列判断不正确的

是

(

)

世纪金榜导学号27994075

A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比

B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比

C.该弹簧的劲度系数是200N/m - 1 -

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D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变

【解析】选A。由图乙知,F-x是一条过原点的直线,k=A错,选项B、C、D正确。

【补偿训练】

某同学用铁架台、弹簧、多个质量已知且相等的钩码做探究弹簧弹力和伸长量关系的实验,如图甲所示。

(1)为了完成实验,还需要的器材有:____________。

(2)该同学发现由于三角形铁片,使得下端一小段弹簧没有被拉伸(如图乙所示),这使得实验测得的劲度系数比整根弹簧实际的劲度系数________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

N/m=200N/m,可知选项

【解析】(1)实验需要测量弹簧伸长的长度,故需要刻度尺。(2)由于三角形铁片,使得下端一小段弹簧没有被拉伸,这使得实验测得的劲度系数比整根弹簧实际的劲度系数偏大。

答案:(1)刻度尺

(2)偏大

3.(2017·淄博高一检测)为了探索弹力和弹簧伸长的关系,某同学选了甲、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图象。

(1)从图象上看,该同学没能完全按照实验要求做,从而使图象上端成为曲线,图- 2 -

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象上端成为曲线是因为

______________________________________。

(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为________N/m和________N/m;若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选弹簧________。

【解析】(1)在弹性范围内弹簧的弹力与形变量成正比,超过弹簧的弹性范围,则此规律不成立,所以所给的图象上端成为曲线,是因为形变量超过弹簧的弹性限度。

(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为: k甲=k乙===N/m≈66.7N/m N/m=200N/m。

要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选用一定的外力作用时,弹簧的形变量大的,故选甲弹簧。

答案:(1)形变量超过弹簧的弹性限度

(2)66.7 200 甲

4.(2017·揭阳高一检测)图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧,读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在表格中: 世纪金榜导学号27994076 拉力大小0.45 F/N 标尺刻度57.02 x/cm - 3 -

0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 58.01 59.00 60.00 61.03 62.00

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(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm。

(2)根据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象。

(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m,弹簧的原长为________cm。(均保留三位有效数字) 【解析】(1)由图可知,弹簧测力计的最小分度值为0.1N,故读数为63.60N。

(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示。

(3)由胡克定律可知,图象的斜率表示劲度系数,则可知k=图象与横轴的交点为弹簧原长。

答案:(1)63.60(63.55～63.65) (2)图见解析

(3)24.3(24.0～25.0) 55.2(55.0～55.5) 【补偿训练】

某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以- 4 -

N/m=24.3N/m。

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读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。

x0(cm) x(cm) n k(N/m) 1/k(m/N) P1

2.04 2.64 10 163 0.0061 P2

4.06 5.26 20 ①

②

P3

6.06 7.81 30 56.0 0.0179 P4

8.05 10.30 40 43.6 0.0229 P5

10.03 12.93 50 33.8 0.0296 P6

12.01 15.41 60 28.8 0.0347 (1)将表中数据补充完整:①________,②________。

(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出-n图象。

(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=__________N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式- 5 -

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为k=________N/m。

【解析】(1)由胡克定律有k=0.012 2m/N。

(2)-n图象如图所示。

=N/m≈81.7N/m,故有≈

(3)因-n图线是一条过原点的直线,由图可得图线的斜率约为5.71×10-4m/N,故有=5.71×10-4×n,即k=长l0的关系为n=500l0,故k=(N/m),由表中n与x0数据可知弹簧的圈数n与原N/m=(N/m)。

答案:(1)①81.7 ②0.012 2 (2)见解析

(3)(在～之间均可) 之间均可)

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