人教版高一第三章相互作用——力专项1关于胡克定律的实验天天练

人教版高一第三章相互作用——力专项1关于胡克定律的实验天天练学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为1l ，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数1l =_______cm 。

在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是2l 、3l 、4l 、5l 。

已知每个钩码质量是50g ，挂2个钩码时，弹簧弹力2F =________N （当地重力加速度29.8m/s g =）。

要得到弹簧伸长量x ，还需要测量的是________。

作出F x -图象，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

2．在探究弹力和弹簧伸长量的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后将弹簧乙和弹簧甲串联起来如图2进行探究。

在不考虑两个弹簧重力的影响，在弹性限度内，将质量为50g m =的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2中弹簧总长度1L 、2L 如表所示。

取29.8m/s g =，则弹簧甲的劲度系数k =甲________N/m ，弹簧乙的劲度系数k =乙________N/m 。

3．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中：某同学由实验测得某弹簧的弹力F与弹簧长度L的关系如图所示，则弹簧的原长L0= cm，劲度系数k= N/m．4．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。

弹簧轴线和刻度尺都应在_____方向（填“水平”或“竖直”）。

(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表。

表中有一个数值记录不规范，代表符号为_____。

(3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_____的差值（填“L0”或“L x”）。

(4)由图可知弹簧的劲度系数为_____N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_____g。

（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）5．某同学在做“探究弹簧的弹力和形变量的关系”的实验时，利用了以下装置：一轻弹簧一端固定于某一深度为h＝0.25 m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出F-l变化的图线如图乙所示．(1)弹簧的劲度系数为________ N/m，弹簧的原长l0＝________ m；(2)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：__________ 6．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△l为_______cm;②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是______；（填选项前的字母）A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_____________．7．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0.100 kg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下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm．（1）将表中数据补充完整：①________；②________．（2）以n为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出1/k－n图像．（3）题（2）图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）的关系的表达式为k＝_____N/m．8．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧按如图甲连接起来进行探究。

（1）某次测量如图乙所示，指针示数为________cm.（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A和L B 如下表所示。

用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m（重力加速度g=10m/s2）。

由表中数据________（填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

参考答案1．25.85 0.98 弹簧原长【解析】【详解】[1]最小分度是1毫米的刻度尺，应估读到0.1毫米，故题图2读数为25.85cm ；[2]由平衡可得22F =⨯0.0509.8N 0.98N ⨯=[3]本实验是“探究弹力和弹簧伸长量的关系”，伸长量为0x L L =-故还需要测量弹簧原长。

2．100 50【详解】[1]由表格中的数据可以知道，当弹力的变化量32250109.8N 0.98N F mg -∆==⨯⨯⨯=弹簧的形变量的变化量为()()2126.9726.0027.4726.4810m 0.0098m 2x --+-∆=⨯= 根据胡克定律知 10.98N/m 100N/m 0.0098F k x ∆===∆甲 [2]由表中数据可知弹簧乙的总长度分别为53.44cm 、54.41cm 、55.39cm 、56.38cm ， 同理可计算出0.98N/m 50N/m 0.0196k ==乙 3．10，50【详解】 由F ﹣L 图象和胡克定律结合分析知，图象的斜率为弹簧的劲度系数，当F=0时，即横坐标的截距为弹簧的原长，所以据图所知，横截距为10cm ，即弹簧的原长为10cm ；图象的斜率100.3 1.0k =-N/m=50N/m ．4．竖直 L 3 L x 4.9 10【详解】(1)[1]将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。

(2)[2]用毫米刻度尺测量长度是要估读到分度值的下一位，故L 3的数值记录不规范；(3)[3]在砝码盘中每次增加10g 砝码，所以弹簧的形变量应该是弹簧长度与L x 的差值。

(4)[4]根据胡克定律公式△F =k △x ，有3260109.8 4.9N/m 1210F k x --⨯⨯===⨯ [5]通过图和表可知L 0=25.35cm ，L x =27.35cm所以砝码盘的质量为 24.9(27.3525.35)10kg 109.8k x m g g -⨯-⨯=== 5．100； 0.15； 避免弹簧自身重力对实验的影响；【解析】【详解】（1）根据胡克定律：()0F k h l l =+-，图乙中斜率表示弹簧的劲度系数：()23010/100/20010F k N m N m l -∆-===∆-⨯ 当0l =时，10F N =，代入可得：00.15l m =(2) 实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于避免弹簧自身重力对实验的影响．6．6.93cm A 钩码重力超过弹簧弹力范围【详解】①乙的读数为13.66cm,则弹簧的伸长量△L =13.66cm –5.73cm =7.93cm②为了更好的找出弹力与形变量之间的规律，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重，A 正确；③弹簧超出了弹性限度，弹簧被损坏，弹簧的伸长量△L 与弹力F 不成正比7．（1）①81.7 ②0.0122（2）如图所示（3）（1.67—1.83）×103/n 、（3.31—3.62）/l 0【解析】试题分析：（1）①中-220.19.8N =81.7N/m Δ(5.26-4.06)10mmg k x ⨯==⨯； ②11m/N=0.0122m/N 81.7k = （2）图线如图：（3）③由图线可知直线的斜率为0.03560，故直线方程满足10.03560n k =，即31.7110k n⨯=（N/m ）（在331.6710 1.8310n n⨯⨯~之间均可） ④由于60匝弹簧的总长度为11.88cm ；则n 匝弹簧的原长满足206011.8810n l -=⨯，代入31.7110k n ⨯=可得：03.38k l =．（在003.31 3.62l l ~之间均可） 考点：测量弹簧的劲度系数实验；8．16.00（有效数字位数正确，15.95～16.05均可） 12.5（12.2～12.8均可） 能【详解】(1)[1]刻度尺读数需要估读到精确度的下一位，从题图乙可知指针示数为16.00cm ，考虑到误差范围，15.95～16.05cm 均算对。

(2)[2]由胡克定律F=k Δx ，结合表格数据可知弹簧Ⅰ的312501010N/m=12.5N/m (19.7115.71)10k --⨯⨯=-⨯ 考虑误差范围情况下12.2～12.8N/m 均算正确。

[3]对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数，只需要测出弹簧Ⅱ的形变量，结合两个指针的读数，可知指针B 的示数变化量减去指针A 的示数变化量，就是弹簧Ⅱ的形变量，所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。