Question

在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”實驗中，甲、乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧，為測量橡皮繩的勁度系數(shù)，他們在橡皮繩下端面依次逐個掛下鉤友（每個鉤友的質(zhì)量均為m=0．jkg，取g=10m/s²），并記錄繩下端的坐標(biāo)X_加（下標(biāo)i表示掛在繩下端鉤友個數(shù)）．然后逐個拿下鉤友，同樣記錄繩下端面的坐標(biāo)X_減，繩下端面坐標(biāo)的值X_i=（X_加+X_減）/2的數(shù)據(jù)如表：

掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)	橡皮繩下端的坐標(biāo)（X/mm）
	甲	乙
1	216.5	216.5
2	246.7	232．
3	284.0	246.5
4	335.0	264.2
5	394.5	281.3
6	462.0	301.0

（1）同一橡皮繩的X_加

小于

X_減（大于或小于）；
（2）

乙

同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求（甲或乙）；
（3）選擇一級數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k（N/m）；
（4）為了更好的測量勁度系數(shù)，在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些？

Answer 1

分析：鉤碼數(shù)增至某值時橡皮筋的伸長量比減至同一數(shù)值時小一些．這是由于實驗中加掛鉤碼過多，拉力過大，橡皮筋的伸長超過了彈性限度，減掛鉤碼時彈性尚未恢復(fù)．
由乙同學(xué)的數(shù)據(jù)可得到不同拉力下橡皮繩的伸長量（X_i-X₁）數(shù)據(jù)，用描點做出圖象，根據(jù)圖象的斜率求出橡皮繩的勁度系數(shù)．盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi)，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量誤差．

解答：解：（1）同一橡皮繩的X_加＜X_減．由于實驗中加掛鉤碼過多，拉力過大，橡皮筋的伸長超過了彈性限度，減掛鉤碼時彈性尚未恢復(fù)．
（2）由于橡皮筋的伸長與拉力（鉤碼個數(shù)）成正比，橡皮繩下端坐標(biāo)（橡皮筋長度）應(yīng)隨鉤碼個數(shù)的增加線性增加，即每增加一個夠嗎，橡皮繩下端坐標(biāo)值的增加相同，從表中數(shù)據(jù)可以看出，乙同學(xué)的測量數(shù)據(jù)較符合這一要求．
（3）由所給數(shù)據(jù)的該變量如下表所示：

掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)	改變量（Xn-X1）/mm
	甲	乙
1
2	30.2	15.5
3	67.5	30.0
4	118.5	47.7
5	178.0	64.8
6	245.5	84.5

由乙同學(xué)的數(shù)據(jù)可得到不同拉力下橡皮繩的伸長量（X_i-X₁）數(shù)據(jù)：（2N，15.5mm）（3N，30.0mm）（4N，47.7mm）（5N，64.8mm）（6N，85.5mm），
由乙數(shù)據(jù)可描點做出圖象如圖所示．

根據(jù)胡克定律F=k△x可知在F-△x圖象中，圖象的斜率表示勁度系數(shù)的大小，由圖象的斜率可知：K_乙≈58N/m．

對于甲同學(xué)的數(shù)據(jù)，因為只有前幾個數(shù)據(jù)可認(rèn)為在彈性范圍內(nèi)，由圖中切線的斜率得，
k_甲≈30（N/m）
（4）盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi)，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量誤差．
故答案為：（1）小于     （2）乙       （3）K_乙≈58N/m，k_甲≈30N/m
（4）盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi)，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量誤差．

點評：該題突出考查學(xué)生實驗操作的體驗、注重對實驗結(jié)果的分析與解釋能力的考查、注重對學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力和探究能力的考查．這一命題導(dǎo)向?qū)τ诮窈蠼虒W(xué)重視實驗操作體驗和學(xué)生實驗基本素養(yǎng)的培養(yǎng)有很好的導(dǎo)向作用．
對于彈簧、橡皮繩、橡皮筋等，只有在彈性限度內(nèi)，彈力才與伸長量有正比關(guān)系．