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。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,彈簧測力計在豎直方向上調(diào)零后,再測水平方向拉力,測量值比真實值偏小。
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)為完成實驗,需要添加的實驗器材是______。
(2)關(guān)于“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系”實驗操作步驟先后順序,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)嶒灲Y(jié)果無影響
D. 先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重
(3)實驗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)采用控制變量法進行科學(xué)探究,同時,要進行多次實驗,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;達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。
例2 小明在選用彈簧測力計的過程中,發(fā)現(xiàn)測量大小相同的力時,用不同規(guī)格的測力計,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]:彈簧的粗細可能影響彈簧的伸長量。
小明為探究自己的猜想,設(shè)計出如下實驗方案。
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)實驗步驟Ⅰ、Ⅱ,記錄實驗數(shù)據(jù)。
(1)該實驗方案研究的是猜想______(填寫序號)。實驗方案中“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)實驗方案中除了完成步驟Ⅰ、Ⅱ外,還探究步驟Ⅲ的目的是______。實驗方案中“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,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 (2)多次測量尋找普遍規(guī)律 拉力大小 (3)A (4)B
類型題三:彈簧測力計的使用方法及讀數(shù)
解題策略:1.了解彈簧測力計的量程及分度值,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重新測量。
例3 (1)如圖[5]所示,該彈簧測力計的分度值為______N,彈簧測力計在使用前應(yīng)______;該圖中存在的操作錯誤:______ 。
(2)利用彈簧測力計測量一塊秒表的重力。如圖[6]所示,彈簧測力計的示數(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)系分析問題并進行相關(guān)計算;熟練應(yīng)用公式[ρ=mV];準(zhǔn)確進行單位換算。
例5" "小明想用如圖8所示的裝置來設(shè)計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))
初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·提升版2024年2期