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        能屈能伸——彈簧相關(guān)問題匯總及突破

        2024-04-29 00:00:00趙曉龍
        關(guān)鍵詞:測力計(jì)指針刻度

        類型題一:彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系

        解題策略:彈簧的原長是指彈簧在沒有受拉力作用時的長度,一般用L0表示;彈簧的伸長量是指彈簧受拉力后的長度與彈簧原長之間的差值,一般用ΔL表示。在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長量與受到的拉力成正比。利用這個原理,可以制作彈簧測力計(jì)。注意:彈簧豎直懸掛時,由于受到重力作用,與水平自然放置時的長度相比略有伸長,因此,彈簧測力計(jì)使用前,需要在彈簧的伸長方向上調(diào)零,否則,會使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。例如,彈簧測力計(jì)在豎直方向上調(diào)零后,再測水平方向拉力,測量值比真實(shí)值偏小。

        例1 小華同學(xué)在“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系”時,找來一根彈簧以及幾個相同質(zhì)量的鉤碼。

        (1)為完成實(shí)驗(yàn),需要添加的實(shí)驗(yàn)器材是______。

        (2)關(guān)于“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)操作步驟先后順序,下列說法正確的是______。

        A. 先測量原長,后豎直懸掛

        B. 先豎直懸掛,后測量原長

        C. 先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無影響

        D. 先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重

        (3)實(shí)驗(yàn)過程中小華記錄的原始數(shù)據(jù)如下表,請你在圖1中畫出此彈簧彈力(F)與彈簧長度(L)的關(guān)系圖線。

        (4)分析數(shù)據(jù),小華可以得出結(jié)論____________。

        (5)該彈簧的原長[L0=] ______[m]。

        答案:(1)彈簧測力計(jì)和刻度尺 (2)BD (3)如圖2 (4)在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長量與受到的拉力成正比" " (5)[0.025]

        類型題二:影響彈簧伸長量的因素

        解題策略:多因素問題應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行科學(xué)探究,同時,要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),尋找普遍規(guī)律。受到相同拉力伸長量更長的彈簧,更適合制作精確度較高的彈簧測力計(jì);達(dá)到相同伸長量需要受到更大拉力的彈簧,更適合制作量程較大的彈簧測力計(jì)。

        例2 小明在選用彈簧測力計(jì)的過程中,發(fā)現(xiàn)測量大小相同的力時,用不同規(guī)格的測力計(jì),彈簧伸長的長度不一樣。對哪些因素會影響彈簧的伸長量,小明有以下三種猜想。

        猜想[1]:制造彈簧所用的材料可能影響彈簧的伸長量。

        猜想[2]:彈簧的原長可能影響彈簧的伸長量。

        猜想[3]:彈簧的粗細(xì)可能影響彈簧的伸長量。

        小明為探究自己的猜想,設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)方案。

        Ⅰ.將一根彈簧剪成長度不同的兩根,測出兩根彈簧的初始長度[L1]、[L2]。

        Ⅱ.如圖3所示,固定彈簧的一端,用大小相同的力拉彈簧,測出兩根彈簧的對應(yīng)長度[L1']、[L2']。

        Ⅲ.改變拉力的大小,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ、Ⅱ,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        (1)該實(shí)驗(yàn)方案研究的是猜想______(填寫序號)。實(shí)驗(yàn)方案中“將一根彈簧剪成長度不同的兩根”,這樣做的目的是控制彈簧的______和______相同。

        (2)實(shí)驗(yàn)方案中除了完成步驟Ⅰ、Ⅱ外,還探究步驟Ⅲ的目的是______。實(shí)驗(yàn)方案中“用大小相同的力拉彈簧”表明彈簧的伸長量還與______有關(guān)。

        (3)探究完成后他們選了[A]、[B]兩種規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測試,繪出如圖4所示的圖象,圖象中只有[OM]段和[ON]段是彈性形變,若要制作精確程度較高的彈簧測力計(jì),應(yīng)選用彈簧______(填“[A]”或“[B]”)。

        (4)小明的力氣比較大,他要制作彈簧拉力器鍛煉,應(yīng)選用彈簧______(填“[A]”或“[B]”)。

        答案:(1) 2 材料 粗細(xì) (2)多次測量尋找普遍規(guī)律 拉力大小 (3)A (4)B

        類型題三:彈簧測力計(jì)的使用方法及讀數(shù)

        解題策略:1.了解彈簧測力計(jì)的量程及分度值,不能測量超過量程的力;2.檢查彈簧測力計(jì)的指針是否在零刻度處,若不在,應(yīng)調(diào)零;3.用力拉彈簧測力計(jì)下端的掛鉤,使力的方向與彈簧的軸線保持一致,避免彈簧與外殼摩擦;4.讀取數(shù)據(jù)應(yīng)在彈簧穩(wěn)定后進(jìn)行,讀數(shù)時視線應(yīng)通過指針并跟刻度盤垂直;5.讀完數(shù)后,應(yīng)取下物體,觀察指針是否回到零刻度處,若不回,應(yīng)檢查原因或更換彈簧測力計(jì)重新測量。

        例3 (1)如圖[5]所示,該彈簧測力計(jì)的分度值為______N,彈簧測力計(jì)在使用前應(yīng)______;該圖中存在的操作錯誤:______ 。

        (2)利用彈簧測力計(jì)測量一塊秒表的重力。如圖[6]所示,彈簧測力計(jì)的示數(shù)是______N。使彈簧伸長的力是 (填“表的重力”“表拉彈簧的力”或“彈簧拉表的力”)。

        答案:(1)0.1 調(diào)零 拉力方向與彈簧的軸線方向不一致 (2)2.8 表拉彈簧的力

        類型題四:在兩端分別拉彈簧測力計(jì)的讀數(shù)問題

        解題策略:只有作用在彈簧掛鉤上的力才能使彈簧伸長,因此,彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于作用在彈簧掛鉤上的拉力。

        例4 如圖7,在彈簧測力計(jì)的兩側(cè)沿水平方向各加4 N拉力并使其保持靜止,此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)為( )。

        A. 8 N B. 4 N

        C. 2 N D. [0]

        答案:B

        類型題五:彈簧測力計(jì)與密度相關(guān)知識綜合

        解題策略:深刻理解在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長量與受到的拉力成正比,利用這個關(guān)系分析問題并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;熟練應(yīng)用公式[ρ=mV];準(zhǔn)確進(jìn)行單位換算。

        例5" "小明想用如圖8所示的裝置來設(shè)計(jì)一個直接測量液體密度的密度秤。他先在木板上標(biāo)上[0—7 cm]的刻度。把木板豎直放置,將彈簧的一端固定在木板上。當(dāng)彈簧的掛鉤不掛重物時,指針指在[2 cm]刻度處。當(dāng)彈簧的掛鉤掛一個質(zhì)量為[100 g]的小桶時,指針指在[3 cm]刻度處。小明在桶中加滿水時,指針指在[4 cm]刻度處。測量時,在桶中加滿待測液體,根據(jù)指針指示的刻度,標(biāo)示出相應(yīng)的液體密度值。已知在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長量與受到的拉力成正比,利用現(xiàn)有的長度刻度線作為該密度秤的刻度線,則下列說法正確的是( )。

        A. 該小桶的容積是[200 cm3]

        B. 該密度秤的分度值為[0.1 g/cm]

        C. 該密度秤的零刻度線應(yīng)在[2 cm]刻度處

        D. 該密度秤能測量的最大的密度是[5 g/cm3]

        答案:B

        (作者單位:沈陽市南昌初級中學(xué))

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