实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
1.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，有如下一些步骤 A．在弹簧下端挂上一个钩码，观察指针所指位置，测出弹簧的伸长量x1
B．将弹簧固定悬挂在金属横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，观察弹簧指针所指位
置，并记下该位置
C．在坐标纸上建立平面直角坐标系，以F为纵坐标、x为横坐标，根据实验数据，选定
两坐标轴适当的标度
D．将各组实验数据在平面坐标上进行描点，观察点的分布与走势，用平滑曲线作出反映
F和x对应规律的图像
E．将铁架台放在水平实验桌上，将金属横杆水平固定在铁架台上
F．给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码……，分别观察指针所指的位置，测出对应的伸长量x2、x3……
G．根据图像和数据做出结论并整理仪器
实验中合理实验步骤排序为 ( )． A．EBAFCDG B．EBAFDCG C．EBFCADG D．EAFBCDG 答案 A
2．如实图2－1甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像，如图实2－1乙所示．则下列判断正确的是 ( )．
实图2－1
A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比 C．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
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解析 由题图乙知，F－x是一个过原点的直线，k＝0.10 N/m＝200 N/m，可知A错，B、 C、D正确． 答案 BCD 3．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图2－2中标出．(g＝9.8 m/s2)
实图2－2
(1)作出m－l的关系图线；
(2)弹簧的劲度系数为________N/m. 答案 (1)如图所示
(2)0.259(0.248～0.262)
4．如实图2－3(a)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实验．
实图2－3
(1)为完成实验，还需要的实验器材有__________________________________________； (2)实验中需要测量(记录)的物理量有__________________________________________； (3)实图2－3(b)是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F－x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_______________________________． 解析 该实验探究的是弹力F和弹簧伸长量Δx的关系，故还需要测量长度的仪器即刻 度尺．弹簧弹力由二力平衡得到：F＝nmg，需要记录悬挂钩码个数；形变量为Δx＝l′ －l0，故需要测量弹簧原长和弹力(外力)对应的弹簧长度．F－x图线的斜率表示劲度系
ΔF数k＝Δx＝200 N/m，图线不过原点是由弹簧自身重力引起的．
答案 (1)刻度尺 (2)弹簧的原长、悬挂钩码个数以及与弹力(外力)对应的弹簧长度 (3)200 弹簧自身有重力
5．某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了实图2－4所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的
弹簧总长度，将数据填在下面的表中．(弹簧始终在弹性限度内)
测量次序 弹簧弹力大小F/N 弹簧总长x/cm 1 0 6 2 0.49 7.16 3 0.98 8.34 4 1.47 9.48 5 1.96 10.85 6 2.45 11.75
实图2－4 实图2－5
(1)根据实验数据在实图2－5的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小F跟 弹簧总长x之间的函数关系点，请把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出F－ x图线．
(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是__________________________________________． (3)该弹簧的劲度系数k＝________.(结果保留两位有效数字)
答案 (1)图线如右图所示 (2)弹簧的原长 (3)42 N/m
