探究弹簧测力计原理的实验 知识点题库

在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋的长度越长。根据这一现象,小明和小丽提出如下猜想(见图5)。究竟谁的猜想正确呢?他们决定一起通过实验来验证自己的猜想。


  1. (1) 要完成实验,除了需要一根橡皮筋、若干个相同的钩码、铁架台和细线外,还需要的器材是

  2. (2) 小明和小丽的实验记录数据如下表:

    1

    拉力(钩码总重)F/N

    0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    2

    橡皮筋的总长度L/cm

    4.5

    5.1

    5.7

    6.3

    6.9

    7.5

    3

    橡皮筋伸长的长度△L/cm

    0

    0.6

    1.2

    1.8

    2.4

    3.0

    ①没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm。

    ②要判断小丽的猜想是否正确,应对表格中的哪两行数据进行分析比较?

    答:应对(选填序号)两行数据进行比较。

    ③分析表格中的数据,你认为实验能初步验证谁的猜想是正确的?答:

    你是如何分析数据并做出此判断的?请简要写出你的判断依据:

小明在“研究弹簧的伸长与外力的关系”的实验中,利用如图所示的装置,在弹簧下端分别挂不同个数的钩码(质量相等),使弹簧受到竖直向下的拉力,同时在刻度尺上读出每次弹簧下端指针的位置,将数据记录于下表。

所受拉力F/N00.51.01.52.02.53.03.54.0
指针位置x/cm2.53.03.54.04.55.05.55.85. 8
弹簧的伸长x1/cm00.511.52 33.33.3


将表格中数据补充完整。
分析表中实验数据,得到的结论是:
(3) 用题目中的弹簧制成弹簧测力计,其量程是 N 。

实验证明,在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越 , 若一根弹簧原长15cm,其下端挂5N重物时,弹簧长度为19cm,当其下端挂3N重物时,弹簧的伸长量将4cm(选填“大于”,“等于”或“小于”).

 小明在做用一根弹簧制作弹簧测力计的实验时,在弹簧的下端用不同的力拉弹簧,对应的弹簧的长度也不同.具体数据如下:

拉力(N)

0

1

2

3

4

5

弹簧长度(cm)

3

5

7

9

11

13

  1. (1) 分析表中数据,可得到一个重要的实验结论是: .

  2. (2) 小明继续实验,又得到下列数据:

    请帮小明将表中漏填的数据补上.

  3. (3) 我们学过的 都属于弹力(填2个属于弹力的力)

  4. (4) 小明用自制的弹簧测力计来探究重力与质量的关系,他把不同质量的钩码挂在弹簧测力计上,分别读出数据,记入下表,并算出每次重力与质量的比值.

    (1)根据上述实验与数据,可以得出的结论是                     

    (2)请在图示的坐标中自己标度,作出重力与质量关系的图象.

为研究橡皮筋是否也与弹簧有类似的性质,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,并做成橡皮筋测力计.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△x,根据多组测量数据画出的图线如图乙所示.

  1. (1) 当在两根橡皮筋上都悬挂重为6N 的钩码时,橡皮筋 A 的伸长量为cm,橡皮筋 B 的伸长量为cm.
  2. (2) 分别用这两根橡皮筋制成测力计,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(均选填“A”或“B”).
  3. (3) 将本实验中相同的两根橡皮筋A并联起来可以制成量程更大的弹簧测力计,能够测量力的最大值为N.
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与弹簧的伸长量x作出的F﹣x图线如图所示.

  1. (1) 该图线不过原点的原因是
  2. (2) 由图可知,该弹簧受到的拉力每增加1N,弹簧的伸长增加cm.
某同学在做用一根弹簧制作弹簧测力计的实验时,在弹簧的下端挂不同质量的钩码,对应的弹簧的长度也不同,他实验记录的数据如下表:

钩码重力G/N

0

1

2

3

4

5

弹簧长度L/m

3

5

7

9

11

13

请你分析表中数据,你得到的一个结论是

小华利用钩码、弹簧及相关器材进行实验,记录的实验数据如下表所示.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

弹簧伸长量x/cm

1

2

3

4

5

6

弹力F/N

0.5

1

1.5

2

2.5

3

小华在课外探究弹簧的伸长与拉力的变化关系时,记录相应的实验数据如下:

钩码质量/g

0

50

100

150

200

250

300

400

指针位置/cm

2

3

4

5

6

7

7.5

7.5

  1. (1) 弹簧下未挂钩码时,弹簧的长度为,弹簧的伸长为
  2. (2) 当弹簧下挂200g钩码时,弹簧的伸长为
  3. (3) 当弹簧下挂300g,400g钩码时,弹簧的长度已不再改变,这说明
  4. (4) 分析实验数据,你可得到的结论是
  5. (5) 弹簧测力计的刻度是均匀的,这是因为(    )
    A . 这样制作容易 B . 为了便于读数 C . 为了提高精确度 D . 弹簧的伸长与所受拉力成正比
李浩同学用一根弹簧做弹簧受力与弹簧伸长关系的实验时,测得数据如下表,若用这种规格的弹簧做弹簧测力计,则:

拉力/N

0

10

20

30

40

50

60

70

80

弹簧长度/cm

10

11

12

13

14

15

16.5

18

19

  1. (1) 弹簧的原长是cm;
  2. (2) 拉力增加1N弹簧伸长cm;
  3. (3) 该弹簧测力计的测量范围是
为制作弹簧测力计,某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究.如表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据。

表一

表二

  1. (1) 分析表一和表二数据可知:①在一定条件下,弹簧伸长的长度与它所受的拉力成;②在拉力相同的情况下,甲弹簧伸长的长度比乙弹簧  (选填“大”或“小”)。
  2. (2) 如图所示的A、B两弹簧测力汁分别使用了甲、乙两弹簧,它们的外壳相同,刻度线分布情况相同.则量程较大的是  (选填“A”或“B”下同)测力计,精度较高的是 测力计。

  3. (3) 经实验探究发现:在拉力相通的情况下,弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长(弹簧不受外力时的长度)等均有关系,请设计一个简单实验,证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关 :。弹簧测力计的使用有以下几个步骤,按先后的顺序应排列为:(填字母)。

    A.读取数据应在弹簧稳定后进行,读数时视线应通过指针并跟刻度盘垂直;

    B.了解弹簧测力计的量程及分度值,使用时不能测量超过量程的力;

    C.检查弹簧测力计的指针是否在零刻度处,若不在,应调零;

    D.把物体挂在弹簧下端的钩上或用力拉弹簧测力计下端的钩,使弹簧的轴线与力的方向保持一致,避免弹簧与外壳摩擦;

    E.读完数后,应取下物体,观察指针是否回到零刻度处,若不回,应检查原因或换弹簧测力计重新测量。

图中甲、 乙、 丙、 丁四根弹簧完全相同,甲 、 乙左端固定在墙上,图中所示的力 F均为水平方向,大小相等,丙 、丁所受的力均在一条直线上,四根弹簧在力的作用下均处于静止状态,其长度分别是L 、 L 、 L 、L。下列选项正确的是(   )

A . L< L    L> L B . L= L     L= L C . L< L L= L D . L= L L> L
              
  1. (1) 如图甲所示,用一个弹簧测力计在弹簧的上端点施加一个力F1 , 可将弹簧上端点从位置O拉伸到位置A,说明力的作用效果之一是使物体发生.用另一个弹簧测力计在同一根弹簧的上端点施加一个较大的力F2 , 可将弹簧上端点从位置O拉伸到位置B.请你根据两次拉伸弹簧的效果,提出一个可探究的科学问题:

    图片_x0020_17543145

  2. (2) 如图乙所示,现用一个弹簧测力计和一个钩码在弹簧的上端点沿同一直线分别施加两个方向相反的力F3、F4 , 将弹簧上端点从位置O拉伸到位置C,然后将两个力撤掉,再用一个弹簧测力计在弹簧的上端点施加一个力F,仍将弹簧上端点从位置O拉伸到位置C.实验中先后两次都将弹簧上端点从位置O拉伸到位置C,使弹簧的形变量相同,是为了让F与F3和F4相同.如果以上实验中弹簧测力计的示数F4=2N,钩码的重为1N,则F=N.
如图所示,把两个钩码挂到弹簧测力计的挂钩上如图甲所示,如图乙所示的是弹簧测力计的示数。下列说法中错误的是(    )

图片_x0020_100005

A . 两个钩码的总重力为1N B . 称量前,需把弹簧测力计在竖直方向调零 C . 弹簧测力计是根据“在弹性限度内,弹簧伸长的长度和拉力成正比”的原理制成的 D . 使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
小明用如图甲所示的装置来探究“弹簧的伸长跟拉力的关系”。弹簧的一端固定在木板上,他先在木板上标上0~7.00cm的刻度。把木板竖直放置,在弹簧下端挂钩码(每个钩码的质量为50g)。实验数据记录如下表。(g=10N/kg)

图片_x0020_100022

钩码个数

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

弹簧长度/cm

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.0

6.00

6.0

7.00

弹簧的伸长/cm

0

0.50

1.00

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

  1. (1) 当挂三个钩码时,指针所对刻度如图乙,请在表中填写此时弹簧的伸长量cm。
  2. (2) 分析表中弹簧的伸长跟拉力的数据,你能得到的结论是
  3. (3) 小明想用该装置设计一个直接测量液体密度的“密度秤”,他找来一个质量为50g的小桶,挂在弹簧下面的挂钩上,测量时,在桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度,就能直接读出液体的密度。

    ①该“密度秤”的零刻度线应在cm刻度处;

    ②在桶中加满水,指针指在3cm刻度处,如图丙,则该小桶的容积是cm3

    ③该“密度秤”能测量的最大的密度是g/cm3

    ④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g/cm3

    ⑤小明想增大该“密度秤”的量程,在不更换弹簧的前提下,你的办法是。(只要写出一种即可)

阅读短文,回答问题。

胡克定律

弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。公式表示为 ,其中k是比例常数,叫做弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。

胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用,这时即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状,这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变,而在弹性限度外的形变叫做塑性形变。

  1. (1) 弹簧测力计在正确测物体受到的重力时,弹簧的形变是(选填“弹性”或“塑性”)形变。
  2. (2) 使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,这是为了避免超过弹簧的
  3. (3) 弹簧的劲度系数与受力的大小(选填“有关”或“无关”)。
  4. (4) 一根弹簧,挂 的物体时长 ,挂 的物体时长 ,则弹簧的劲度系数为
小明用如图甲所示的装置来探究“弹簧的伸长跟拉力的关系”。弹簧的一端固定在木板上,他先在木板上标上0~7.00cm的刻度。把木板竖直放置,在弹簧下端挂钩码(每个钩码的质量为50g)。实验数据记录如下表:

图片_x0020_100024

  1. (1) 当挂三个钩码时,指针所对刻度如图乙,请在表中填写此时弹簧的长度和弹簧的伸长量;

    钩码个数

    0

    2

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    弹簧长度/cm

    2.00

    2.50

    3.00

    4.00

    4.50

    5.00

    5.50

    6.00

    6.50

    7.00

    弹簧的伸长/cm

    0

    0.50

    1.00

    2.00

    2.50

    3.00

    3.50

    4.00

    4.50

    5.00

  2. (2) 分析表中弹簧的伸长跟拉力的数据,你能得到的结论是
  3. (3) 小明想用该装置设计一个直接测量液体密度的“密度秤”,他找来一个质量为100g的小桶,挂在弹簧下面的挂钩上,测量时,在桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度,就能直接读出液体的密度:

    ①该“密度秤”的零刻度线应在cm刻度处;

    ②在桶中加满水,指针指在4cm刻度处,如图丙,则该小桶的容积是cm3

    ③该“密度秤”能测量的最大的密度是g/cm3

    ④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g/cm3

    ⑤小明想增大该“密度秤”的量程,在不更换弹簧的前提下,你的办法是(只要一种即可)。

小华为研究弹簧的性质,在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码(图甲),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=6.0cm。实验过程中,弹簧形变在弹性限度内,不计弹簧所受的重力。

图片_x0020_100022 图片_x0020_100023
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

0.9

1.2

1.5

弹簧伸长量

0

1.2

2.4

3.6

6.0

  1. (1) 根据表一中的数据,将表二填写完整:①、②
  2. (2) 请在图乙坐标系中描点作出弹力F与弹簧伸长量△x的关系图像。
  3. (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。
  4. (4) 小华又对A、B两根长度相同、粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计.将橡皮筋一端固定,另一端悬挂钩码,记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量△x,根据多组测量数据做出的图像如图丙所示,分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,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(均选填“A”或“B”)。
小华在课外探究弹簧的长度与外力的变化关系,利用如图所示实验装置记录了相应实验数据,如下表:

钩码的质量(g)

0

50

100

150

200

250

300

400

指针的位置(cm)

2

3

4

5

6

7

7.5

7.5

  1. (1) 这项研究在实际中的应用是
  2. (2) 分析实验数据你可得到的结论是:
  3. (3) 小华作出了如下图 所示的三个图像,正确的是_______(填序号)。

    图片_x0020_100036  

    A . 图片_x0020_100037 B . 图片_x0020_100038 C . 图片_x0020_100039
弹簧在受力发生形变时,在弹性限度内,弹簧受到的拉力F跟弹簧的伸长量x成正比,即F=kx,式中的k在一定拉力范围内是一定值。不同弹簧的k值不同,如图所示是某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图像,则该弹簧的k值为N/m。

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