探究弹簧测力计原理的实验知识点题库

在研究弹簧的伸长与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的长度x作出的F﹣x图线如图所示．

（1）该图线不过原点的原因是．
（2）根据图象可知在弹性限度内弹簧受到的力与它的成正比．
（3）根据图线写出外力F与该弹簧长度x的表达式：F= 　．

小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系时，记录了如下实验数据．

（1）没有挂钩码时，弹簧的长度L₀= cm；
（2）请将表格中第3行的数据补充完整；
（3）分析实验数据，你可得到的结论是：
（4）这项研究在实际中的应用是．
（5）这种性质的弹簧能够用来测量力的范围是．
（6）小华根据实验数据作出了如下三个图象，其中正确的是

A . B . C .

在研究弹簧的伸长与外力的关系实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的伸长量x作出的F﹣x图线如图甲：

（1）由图可知，该弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长量增加 cm；
（2）图乙中所测物体的重力是 N．
（3）测力计能够测量重力的原理是．因此，实验时要求弹簧测力计要处于状态．

小华利用图甲所示装置“探究弹簧的伸长跟外力的关系”时，记录数据如下表：

钩码质量/g	0	100	200	300	400	500
指针位置/cm	2	4	6	8	10	14

当去掉钩码后，指针指在2.5cm刻度线处．

（1）指出实验操作中的错误之处；
（2）分析数据，得出结论：；
（3）根据实验数据他们作出了图乙所示的图象，其中正确的是（A/B/C/D）．

月球对其表面物体的引力只有地球上的六分之一．设想我们乘宇宙飞船到达月球后，下列情况可能的是（）

A . 地球上质量为6kg的物体，在月球上只有1kg B . 一个金属球在月球上的密度仅为它在地球上的六分之一 C . 在地球上重为600N的人，在月球上重为100N D . 在地球表面将一根轻质弹簧拉长1cm需要6N的拉力，在月球上将它拉长相同长度只需要1N的拉力

弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就越．弹簧测力计就是利用这个道理做成的．弹簧测力计能否在月球上测出拉力的大小？．

小明利用钩码、弹簧及相关器材进行实验，记录的实验数据如表所示．请根据表中数据归纳出弹力F与弹簧伸长量x的关系式为：．

钩码重G/N	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5
弹簧伸长量x/cm	2	4	6	8	10	12	14
弹力F/N	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5

肖林同学用一根弹簧制作弹簧测力计，他用大小不同的力拉弹簧，对应的弹簧的长度也不同，具体数据如表：

弹簧受到的拉力F/N	0	2	4	6	8	10	12
弹簧长度L/cm	3	4	5	6	7	8	8.5

分析实验数据可以得出的结论是

该同学制作的弹簧测力计的量程是 N，弹簧的原长是cm．

为探究“影响弹簧受力形变的因素”，兴趣小组作出下列猜想：

猜想一：弹簧形变的大小可能与弹簧的长度有关.

猜想二：弹簧形变的大小可能与受力的大小有关.

猜想三：弹簧形变的大小可能与弹簧的材料有关.

他们选择了甲、乙、丙3根弹簧作为研究对象．已知弹簧甲和丙是同种金属丝，弹簧乙是另一种金属丝，甲和乙原长均为6cm，丙原长为9cm，其他条件均相同，将弹簧的一端固定，另一端用弹簧测力计，以不同大小的力拉，如表是实验数据记录.

（1）分析表中数据可知：在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度（选填“大于”或“小于”）乙弹簧伸长的长度.
（2）要证实猜想一，需比较两组弹簧的数据.
（3）在弹性限度内，同一弹簧与它所受的拉力成正比.

小华同学在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时，她利用如图A所示的实验装置来做实验，并记录了相应的数据，如表：

（1）分析数据，小华可以得出的结论是：在拉力不大于N的情况下，弹簧的跟钩码的拉力成正比；
（2）小华同学根据实验数据作出了的“弹簧长度与外力的变化关系”图象，应该是下面三幅图中图（填序号）所示的图象．

小明观察发现，弹簧测力计的刻度是均匀的，由此他猜想弹簧的伸长量与它受到拉力成正比．为了验证猜想，小明决定进行实验．

（1）要完成实验，除了需要如图1中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码（每个钩码重力已知）、铁架台以外，还需要的测量仪器是．进行实验后小明记录数据如下表，表中数据明显错误的是第次实验．
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
拉力（钩码总量）F/N 0 1 2 3 4 5 6
弹簧伸长量△L/cm 0 0.40 0.80 1.70 1.60 2.00 2.40
（2）去除错误的一组数据，在图2中作出弹簧伸长量与所受拉力的关系曲线．
（3）由图象可验证小明的猜想是的（填“正确”或“错误”）．
（4）小华认为实验中可以用弹簧测力计代替钩码．他的做法是：用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小，力的数值由弹簧测力计读出，你认为用弹簧测力计好，还是用钩码更好一些？答：；理由是：．

某实验小组的同学对 A、B 两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究．将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（图甲所示），记录橡皮筋受到的拉力大小 F 和橡皮筋的伸长量Δx，根据多组测量数据做出的图线如图乙所示．

（1）由图乙图像可得出的结论是当在两根橡皮筋上分别都悬挂重力为4N的物体时，橡皮筋A的伸长量为 cm．
（2）分别用这两根橡皮筋制成的测力计，则用橡皮筋制成的测力计量程大；用橡皮筋制成的测力计测量的精确程度高．（选填“A”或“B”）
（3）实验完成后，同学们提出若将两橡皮筋并列起来制成测力计，如图丙所示，则其量程为（填选项）

A . 0-25N B . 0-5N C . 0-12.5N D . 0-22.5N

某同学在探究弹簧的特点时，得出了弹簧受到的拉力与弹簧的长度的关系如图，物理学上把弹簧在外力作用下每伸长1m受到的拉力叫做弹簧的强度系数，则该弹簧的强度系数为N/m；分析图像中及有关数据，你可得出的结论是。

小华为研究弹簧的性质，在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码（如图a），同时记录弹簧总长度L与钩码质量m，所得数据记录在表一中．已知弹簧原长L₀＝6.0 cm.实验过程中，弹簧形变在弹性限度内，不计弹簧所受的重力。（g取10 N/kg）

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表一：

实验次数	1	2	3	4	5	6
钩码质量m/g	0	30	60	90	120	150
弹簧总长度L/cm	6.0	7.2	8.4	9.6	10.8	12.0

表二：

实验次数	1	2	3	4	5	6
弹力F/N	0	0.3	①	0.9	1.2	1.5
弹簧伸长量△x/cm	0	1.2	2.4	3.6	②	6.0

（1）根据表一中的数据，将表二填写完整，①，②；
（2）请在图b坐标系中描点作出弹力F跟弹簧伸长量△x的关系图象；
（3）分析表二中的数据能得出的结论是，这就是弹簧测力计的工作原理。于是他又找来纸板标上刻度自制了一个弹簧测力计；
（4）利用以上实验器材你认为还可以探究什么问题；
（5）如图甲所示，小华认为，利用以上器材还可以研究二力平衡的条件，测出物体所受的和的大小来进行比较。小明研究后表示反对，这个装置只能根据相互作用的关系直接测出其中一个力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，无法直接测量，所以这一方案无法实施下去；
（6）为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图所示，请你判断出她们改进的先后顺序：（用字母表示）；
（7）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向，并通过调整来改变拉力的大小；
（8）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片（能／不能）平衡；
（9）小红同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图所示），你认为能否用小红的装置进行实验（能/不能）。

某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究，将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（图所示），记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的长度L，根据多组测量数据做出的图线如图所示：

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（1）分析右图中B图像可知：在拉力不超过N，橡皮筋伸长的长度与它所受的拉力成；
（2）当在两根橡皮筋上悬挂重力为10N的物体时，橡皮筋A的伸长量为cm。分别用这两根橡皮筋制成的弹簧测力计，用橡皮筋制成的测力计测量的精确程度高（选填“A”或“B”）；
（3）根据力的作用是相互的，所以钩码对橡皮筋的拉力（大于/等于/小于）橡皮筋对钩码的拉力（即橡皮筋形变而产生的弹力）。其实英国物理学家胡克于1678年就提出（胡克定律）：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F与弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，其大小表示为： $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为劲度系数，其大小等于弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）的比值。则根据上述信息：在弹性限度以内，若将本实验中两根粗橡皮筋并联起来后使用，其劲度系数 $\text{[math]}$ 为 N/m。

某班级同学要探究弹簧伸长量与哪些因素有关时，同学们猜想弹簧的伸长量与弹簧的材料、弹簧的横截面积和弹簧所受拉力大小有关。所用的实验器材有：铁架台、三根材料相同横截面积不同的弹簧，钩码（质量为100g）若干。

（1）为了完成实验还需要的测量工具是；
（2）请画出探究“弹簧的伸长量与弹簧横截面积是否有关”的记录数据的表格，表中要有必要的信息；
（3）在探究“弹簧的伸长量与弹簧所受拉力大小是否有关时”，他使用同一根弹簧，改变弹簧下端悬挂钩码的数量，发现钩码数量不同，弹簧的伸长量不同，由此可以得到的探究结论为。我们利用弹簧的此特性可以制成。（举出个例子即可）

某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”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 $\text{[math]}$ ，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度 $\text{[math]}$ ，把 $\text{[math]}$ 作为弹簧的伸长 $\text{[math]}$ ，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的实验图像可能是哪一个图？（）

A .

B .

C .

D .

小华在课外探究弹簧的伸长量跟拉力的变化关系，记录了相应实验数据如下表：

弹簧下方所挂钩码质量/g	0	100	200	300	400	500	600	700
指针的位置/cm	2	3	4	5	6	7	7.5	7.5

（1）分析实验数据，可得到的结论是：。
（2）如图甲小华利用完全相同的小桶分别盛满四种液体，用该弹簧测力计称出液体和小桶的总重力，记录的部分数据在下表中。

液体种类

酒精

水

盐水

蜂蜜

弹簧测力计的示数F/N

2.6

2.8

3.0

①通过分析比较此表，小华推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律，在如图乙所示的图象中能正确反映这一规律的图象是。

②若酒精的密度为 $\text{[math]}$ ，试根据表格中的数据计算出盐水的密度为 $\text{[math]}$ ，小桶的重为 N，若查到蜂蜜的密度为 $\text{[math]}$ ，则上表空格中数据应为N。
（3）小华又利用该弹簧测力计及小桶，将弹簧测力计改装成可以直接读取液体密度的弹簧密度计，该弹簧密度计能测到液体密度的最大值为 $\text{[math]}$ ，利用现有的长度刻度线作为该“密度秤”的刻度线，则该“密度秤”的分度值是 $\text{[math]}$ ；小华想增大该“密度秤”的量程，在不更换弹簧的前提下，你的办法是。

某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究，将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（如图所示），记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长的长度L，根据多组测量数据做出的图线如图所示：

（1）分析乙图中橡皮筋A的图像可知：在拉力不超过N时，橡皮筋伸长的长度与它所受的拉力成正比。
（2）当在两根橡皮筋上悬挂重力为10N的物体时，橡皮筋A的伸长量为。
（3）根据力的作用是相互的，所以钩码对橡皮筋的拉力（选填“大于”“等于”或“小于”）橡皮筋对钩码的拉力。其实英国物理学家胡克于1678年就提出（胡克定律）：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力 $\text{[math]}$ 与弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，其大小表示为： $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为劲度系数，其大小等于弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）的比值。则根据上述信息：若将本实验中橡皮筋A和B的劲度系数 $\text{[math]}$ 分别为N/m和N/m。

科学家发现：在弹性限度内，弹簧的伸长量Δx与所受拉力F成正比。用公式表示为： $\text{[math]}$ （比值k表示弹簧的劲度系数）。

（1）由公式可知：比值k的单位是；
（2）图中所示的甲、乙两把弹簧测力计外形相同、标值不同。其中：弹簧k值较大的是测力计，物体重约3N，用弹簧测力计测量它所受重力大小会更精确；
（3）如图所示，竖直悬挂的丙、丁两根弹簧k值不同（弹簧质量忽略不计；在弹性限度内，两弹簧均能承受10N的拉力）。请设计实验，选出k值较大的弹簧；
①手头仅有一些大小不一的石块（所受重力均不超10N）和细绳，还需要准备的一个测量器材是；
②根据上述器材，写出实验步骤（可图文结合或文字表述），并说明选出k值较大弹簧的依据。

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
拉力（钩码总量）F/N	0	1	2	3	4	5	6
弹簧伸长量△L/cm	0	0.40	0.80	1.70	1.60	2.00	2.40

液体种类	酒精	水	盐水	蜂蜜
弹簧测力计的示数F/N	2.6	2.8	3.0

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