2020版物理新高考(鲁京津琼)复习讲义:第二章 相互作用 实验 探究弹簧形变与弹力的关系 Word版含答案
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标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留3位有效数字)。

图3

解析 实验所用的游标卡尺精度为0.05 mm,游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐,根据游标卡尺的读数规则,图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm+15×0.05 mm=3.7 cm+0.075 cm=3.775 cm。

托盘中放有质量为m=0.100 kg的砝码时,弹簧受到的拉力F=mg=0.100×9.8 N=0.980 N,弹簧伸长x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm=0.018 25 m,根据胡克定律,F=kx,解得此弹簧的劲度系数k=F/x=53.7 N/m。

答案 3.775 53.7

命题角度2 实验方法的拓展

【例3】 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4所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60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,取重力加速度为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。