(2011?青島)歸納式探究--研究彈簧的剛性系數(shù):
我們知道,彈簧受到的拉力越大,彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度就越大.但是,用同樣大小的力去拉兩只不同的彈簧,伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不同,這說明彈簧有“軟”、“硬”之分,容易被拉伸的彈簧比較軟,反之比較硬.彈簧的軟硬用它的剛性系數(shù)來表示.剛性系數(shù)越大,彈簧越硬.
為了研究彈簧的剛性系數(shù)與哪些因素有關(guān),通過有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究,取得數(shù)據(jù)如下(其中:S為制造彈簧的金屬絲的橫截面積,n為彈簧的匝數(shù),r為彈簧的半徑,A為彈簧的剛性系數(shù)):
材料 |
S/m2 |
n |
r/m |
A/(N?m-1) |
銅 |
3×10-6 |
100 |
1×10-2 |
90 |
鋼 |
3×10-6 |
100 |
1×10-2 |
180 |
銅 |
6×10-6 |
100 |
1×10-2 |
360 |
鋼 |
3×10-6 |
200 |
1×10-2 |
90 |
銅 |
6×10-6 |
100 |
2×10-2 |
45 |
(1)A=k
,其中k與制造彈簧的材料有關(guān),材料不同,k值一般不同.上述實(shí)驗(yàn)中鋼的k值k
鋼=
2×109N/m2
2×109N/m2
(填上數(shù)值和單位).將數(shù)據(jù)變成公式,運(yùn)用的是
等價(jià)變換
等價(jià)變換
法.
(2)用粗細(xì)相同的銅絲做成半徑相同但匝數(shù)不同的彈簧,則彈簧的剛性系數(shù)和匝數(shù)的關(guān)系可以用圖象中的圖線
b
b
表示.
(3)如果用粗細(xì)相同的銅絲和鋼絲做成匝數(shù)和半徑相同的彈簧,都用1ON的力拉伸時(shí),
用
銅
銅
做成的彈簧變得更長(zhǎng).
(4)用橫截面積為9×l0
-6m
2的鋼絲制成一個(gè)60匝、剛性系數(shù)為100N/m的彈簧,則該彈簧的半徑為
3×10-2
3×10-2
m.