图S2－1
1．某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，得到弹力与弹簧长度关系的图象如图S2－1所示，则：
(1)弹簧的原长为______cm.
(2)弹簧的劲度系数为________N/cm.
(3)若弹簧的长度为2l2－l1时仍在弹簧的弹性范围内，此时弹簧的弹力为
________．
2．通过“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同．已知一根原长为L0、劲度系
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数为k1的长弹簧A，现把它截成长为L0和L0的B、C两段，设B段的劲度系数为k2、C段的劲度
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系数为k3，关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：
甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以k1＝k2＝k3；
乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以k1 (1)可以通过实验来验证猜想．实验所需的器材除铁架台外，还有__________． (2)简要写出实验步骤． (3)图S2－2是实验得到的弹力与弹簧伸长的关系图线．根据图线，弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？ 图S2－2 3．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度范围内，伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，k的值与 S 橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k＝Y，其中Y是一个由材料 L 本身性质决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量． (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 图S2－3 (2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图S2－3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，再利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D＝4.000 mm.那么测量工具a应该是________，测量工具b应该是________． (3)下面的表格是用图示装置得到的橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录．请在图S2－4中作出F－x图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k＝__________N/m. 5 10 15 20 25 拉力F/N 1.6 3.2 4.7 6.4 8.0 伸长量x/ cm 图S2－4 (4)这种橡皮筋的杨氏模量Y＝__________． 4．用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质．现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系． (1)测量上述物理量需要的主要器材是______________、______________、______________等． (2)若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式：x＝________．(若用到比例系数，可用k表示) 长度 50.0 100.0 200.0 拉力F/N错误!直径D/mm L/cm 5.00 0.040 0.20 0.40 0.80 10.00 0.040 0.40 0.80 1.60 5.00 0.080 0.10 0.20 0.40 (3)在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是________(只需写出一种)． (4)若有一根纳米合金丝的长度为20 cm，截面直径为0.200 mm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为________N. 实验(二) F01．(1)l1 (2) (3)2F0 l2－l1 [解析] (1)F＝0时对应的弹簧长度即为弹簧的原长．(2)在F—l图象中，图线的斜率即为弹簧的劲度系数．(3)弹簧的形变量为2l2－l1－l1＝2(l2－l1)，故此时弹簧的弹力为2F0. 2．(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计) (2)实验步骤： a．将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB. b．在弹簧B的下端挂上钩码，记下钩码的个数(如n个)，并用刻度尺测量弹簧的长度L1. F c．由F＝mg计算弹簧的弹力；由x＝L1－LB计算出弹簧的伸长量．由k＝计算弹簧的劲度系x 数k2. d．改变钩码的个数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值 e．按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值． f．比较k1、k2、k3，得到结论． (3)从同一根弹簧上截下的几段，越短劲度系数越大 3．(1)D (2)毫米刻度尺 螺旋测微器 (3)如图所示 3.1×102 N/m (4)5×106 Pa S [解析] (1)在弹性限度范围内，弹力F与伸长量x成正比，有F＝kx，又由题意知k＝Y，则杨L FL 氏模量Y＝，各物理量取国际单位可得杨氏模量的单位是N/m2，即Pa.(2)毫米刻度尺精确度为1 xS mm，螺旋测微器精确度为0.01 mm，即a是毫米刻度尺，b是螺旋测微器． F (3)作图如图所示．根据图线斜率的物理意义表示劲度系数k，得k＝≈3.1×102 N/m.(4)根据k x L ＝Y求得Y≈5×106 Pa. S kFL 4．(1)弹簧测力计 刻度尺 螺旋测微器 (2) (3)控制变量法 (4)62.5 D [解析] (1)用弹簧测力计测量力的大小，用刻度尺测量纳米合金丝的长度，用螺旋测微器测量纳米合金丝的直径．(2)用表格中的数据分析可知：当力、直径一定时，伸长量与长度成正比；当力、 kFL 长度一定时，伸长量与直径成反比；当长度、直径一定时，伸长量与力成正比．所以有：x＝. D (3)研究伸长量x与拉力F的关系时，先控制长度、直径不变，再研究伸长量与拉力的关系，这种方法称为控制变量法．这是物理实验中的一个重要研究方法． Dx (4)代入表中数据求出k，再求该纳米合金丝能承受的最大拉力．k＝＝ FL －－－ 0.040×103×0.20×1020.200×103Dx－8 m/N＝3.2×10 m/N，则Fm＝＝ N＝62.5 N. － kL3.2×10－8×10050.0×5×102 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容