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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

探究弹力和弹簧伸长的关系++++++++3 32

某同学用如图所示的装置来测量桌面光滑与粗糙两种情况下的轻质弹簧弹性势能的大小.实验过程如下:

⑴如图乙所示,用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度d为mm;

⑵将弹簧一端固定在水平桌面上,另一端与带有遮光条的滑块相连,在桌面上合适位置固定光电门,将光电门与数字计时器(图中未画出)连接;

⑶当桌面光滑时,滑块被处于压缩状态的弹簧弹射出去,若滑块质量为m,滑块上的遮光条通过光电门所用的时间为t,则弹簧弹射滑块的过程中释放的弹性勢能为(用m、d、t表示);

⑷当桌面粗糙时,用滑块把弹簧压缩到某一位置,测量出滑块到光电门的距离x0 . 释放滑块,测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t;再通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量m,重复操作,得出一系列滑块质量m与它通过光电门的时间t的值.根据这些数值,作出 图象,如图丙所示.已知当地的重力加速度为g,由图象可知,每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是Ep=,滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ=.(用a、b、d、x0、g表示)

举一反三
佛山市九江大桥撞船事故发生后,佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修,其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工,置换了大桥上所有的斜拉悬索.某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截面积为400cm2的新悬索能承受的最大拉力.由于悬索很长,抗断拉力又很大,直接测量很困难,于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究.

由胡克定律可知,在弹性限度内,弹簧的弹力F与形变量x成正比,其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关.因而同学们猜想,悬索可能也遵循类似的规律.

⑴同学们准备像做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验一样,先将样品竖直悬挂,再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验.但有同学说悬索的重力是不可忽略的,为了避免悬索所受重力对实验的影响,你认为可行的措施是:{#blank#}1{#/blank#}.

⑵同学们通过游标卡尺测量样品的直径来测定其横截面积

⑶同学们经过充分的讨论,不断完善实验方案,最后测得实验数据如下.

样品

长度/m

拉力/N伸长量/cm截面积/cm2

200

400

600

800

A

1

0.50

0.02

0.04

0.06

0.08

B

2

0.50

0.08

0.16

0.21

0.32

C

1

1.00

0.01

0.02

0.03

0.04

D

3

0.50

0.18

0.36

0.51

0.72

E

1

0.25

0.01

0.08

0.12

0.32

①分析样品C的数据可知,其所受拉力F(单位:N)与伸长量x(单位:m)所遵循的函数关系式是{#blank#}2{#/blank#}.

②对比各样品的实验数据可知,悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比,其比例系数与悬索长度的{#blank#}3{#/blank#}成正比、与悬索的横截面积的{#blank#}4{#/blank#}成正比.

某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”,实验装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,OB和OC为细绳套。

(1)在做本实验时,下列操作中错误的是{#blank#}1{#/blank#}。(填正确选项前的字母)

A.同一次实验过程中O点位置不允许变动

B.实验中,弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度

C.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点

D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧测力计之间夹角应取90°,以便于算出合力的大小

(2)某一次实验中,用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳套的结点到达O点,弹簧测力计的示数如图乙所示,此时橡皮条的弹力大小为{#blank#}2{#/blank#}N。

(3)根据实验数据,该同学画出如图丙所示的图,图中{#blank#}3{#/blank#}是合力的理论值。(均选填“F”或“”)

(4)实验中,如果将细绳套换成橡皮筋,O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧测力计的读数,实验结果{#blank#}4{#/blank#}发生变化。(选填“会”或“不会”)

(5)实验结束后,该同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧形变量x的关系”,绘出如图丁所示图像,弹簧测力计的劲度系数为{#blank#}5{#/blank#}。(保留三位有效数字)

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