Question

14．在“探究彈力和彈簧伸長的關系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”實驗中，實驗裝置如圖1所示．所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度．

（1）一位同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在如圖2所示的坐標系中，請作出F-L圖線．
（2）由此圖線可得出的結論是：在彈性限度內，彈力和彈簧的伸長量成正比．該彈簧的原長L₀=10cm，勁度系數(shù)k=25N/m．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（3）該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置比較．優(yōu)點在于避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點在于彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗誤差．

Answer 1

分析 實驗中需要測量多組彈力的大小和彈簧的長度，根據(jù)要求設計出表格．作出F-L的關系圖線．當彈簧彈力為零時，彈簧處于原長，結合圖線得出彈簧的原長，根據(jù)圖線的斜率求出勁度系數(shù)的大小．作好誤差分析．

解答 解：（1）根據(jù)描出的點用直線將各點擬合即可得出對應的圖象如圖所示；
（2）當彈力為零時，彈簧的形變量為零，此時彈簧的長度等于彈簧的原長，因為彈簧的長度L=10cm，可知彈簧的原長L₀=10cm．
根據(jù)胡克定律知，k=$\frac{F}{x}$，可知圖線的斜率表示勁度系數(shù)，則k=$\frac{△F}{△x}$=$\frac{2.0}{0.19-0.10}$=22N/m，
（2）彈簧懸掛放置時彈簧自身所受重力對實驗產(chǎn)生影響
彈簧水平放置：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差；
故答案為：（1）如圖所示．
（2）彈力和彈簧的伸長量成正比；　10；　25
（3）避免彈簧自身所受重力對實驗的影響　彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗誤差

點評 本題考查了學生設計的能力和作圖的能力，知道F-L圖線的斜率表示勁度系數(shù)．注意掌握分析誤差的形成原因．