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某同学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验. (1)请将实验内容补...

某同学用钩码和弹簧测力计做验证力的平行四边形定则实验.

(1)请将实验内容补充完整:

A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,在另一端绑上两根系有细绳套的细线.

B.其中一根细线挂上5个质量相等的钩码(每个钩码质量均为50 g),使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录________、结点的位置O和细线方向.

C.将图甲中钩码取下一个,并将细线用一光滑铁钉B(可随时固定)支开,在另一细线上挂上弹簧测力计,使两细线成一定角度,拉弹簧测力计,如图乙所示,图中αβ可测定,当时,橡皮筋正好位于竖直方向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合,此时弹簧测力计的示数应为____N(当地重力加速度g10 m/s2). 

(2)本实验采用的科学方法是________

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

D.建立物理模型法

 

钩码的个数(细线上的拉力) 1.5 B 【解析】 (1)[1][2].由实验原理可知本实验利用等效替代法来验证“力的平行四边形定则”,图甲中钩码的重力即合力大小,细线方向即合力方向,所以应记录钩码的个数(细线上的拉力)、结点O的位置和细线方向,在用钩码和弹簧测力计一起拉橡皮筋时,一定要将橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合,此时应记录钩码个数、弹簧测力计示数及对应的细线方向,分析图乙中结点的受力情况可得水平方向有 4mgcos α=Fcos β, 代入数据得弹簧测力计的示数应为 F=3mg=1.5 N. (2)[3].由(1)知是等效替代法.  
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考点分析:
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某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图所示,则由图线可知:

1)弹簧的劲度系数为______________

2)为了用弹簧测定两木块AB间的动摩擦因数,两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。

①为了用某一弹簧测力计的示数表示AB之间的滑动摩擦力的大小,你认为方案______(填)更合理。

②甲方案中,若AB的重力分别为10.0 N20.0 N。当A被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0 Nb的示数为11.0 N,则AB间的动摩擦因数为_____________

 

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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P0P1P2P3P4P5P6分别固定在弹簧上距悬点0102030405060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________


 

P1
 

P2
 

P3
 

P4
 

P5
 

P6
 

x0cm
 

2.04
 

4.06
 

6.06
 

8.05
 

10.03
 

12.01
 

xcm
 

2.64
 

5.26
 

7.81
 

10.30
 

12.93
 

15.41
 

n
 

10
 

20
 

30
 

40
 

50
 

60
 

kN/m
 

163
 


 

56.0
 

43.6
 

33.8
 

28.8
 

m/N
 

0.0061
 


 

0.0179
 

0.0229
 

0.0296
 

0.0347
 

 

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/kn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

 

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橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即Fkxk的值与橡皮筋未受到拉力时的长度l、横截面积S有关.理论和实践都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量.

(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是____

A.N     B.m     C.N/m     D.Pa

(2)有一段横截面为圆形的橡皮筋,应用如图所示的实验装置,可以测量出它的杨氏模量Y的值.

首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度l=20.00 cm,利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具ab应分别为________________.

(3)用如图a所示的装置就可以测量出这种橡皮筋的Y值,下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图b中做出Fx图象________.

(4)由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为________(保留一位有效数字)

 

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某同学做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验.

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_______cm;

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

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_____________

 

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如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

1)为完成实验,还需要的实验器材有______________

2)实验中需要测量的物理量有______________

3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量xFx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为____________ N/m。图线不过原点的原因是由于_______________

4)为完成该实验,设计的实验步骤如下:

A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(xF)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;

B.记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度l0

C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;

 

E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;

F.解释函数表达式中常数的物理意义;

G.整理仪器。

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:________

 

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