Question

4．小华同学用一根弹簧制作弹簧测力计的实验时，在弹簧的下端挂不同重力的钩码，对应的弹簧的长度也不同，具体数据见下表：：

钩码重力G/N	0	2	4	6	8	10	12
弹簧长度l/cm	3	4	5	6	7	8	8.5

（1）该同学制作的弹簧测力计的量程是0～10N；弹簧的原长是3cm．
（2）分析表中数据，得到实验结论是：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受拉力成正比．
（3）实验时，他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长为l₀，再把弹簧竖直悬挂起来，然后用竖直向下的力F拉弹簧下端，测出弹簧的长度为l，把l-l₀作为弹簧的伸长量x．这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后作出的F-x图象，可能是图1中C图（其它操作都正确）．

（4）小华接着自己动手制作弹簧测力计，他选了甲、乙两种规格不同的弹簧进行测试，绘出如图2所示的图象，图象中只有OA段和OB段是弹性形变．若她要制作精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧甲（选填“甲”或“乙”）．
（5）经实验探究发现：在拉力相同的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长（弹簧不受外力时的长度）等均有关系，请你设计一个简单实验，证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关．将一根弹簧截成长度不等的两段，用相同的力拉伸，比较伸长的长度．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计的量程应该是伸长与拉力成正比的范围之内，可从表中找出．原长是在没挂钩码时弹簧的长度，也可以从表中读出；
（2）所得出的结论，也就是弹簧测力计的制作原理；
（3）弹簧自身是有一定重力的，因此，将其放在水平桌面上自然伸长与悬挂起来的伸长是不一样的，这是我们判断图象的一个主要依据；
（4）明确横、纵坐标所代表的物理意义，然后根据同样拉力时的弹簧伸长量进行分析回答；
（5）探究弹簧伸长的长度与弹簧原长的关系应控制弹簧的材料、金属丝的粗细、弹簧的横截面积相同而弹簧的原长不同，用相等的力拉弹簧，探究弹簧的伸长与弹簧长度的关系．

解答 解：
（1）从表中的数据可以看出，拉力每增加2N弹簧伸长1cm，当超过10N时，这一规律被打破，因此可断定，用其制作弹簧测力计的量程是0～10N，弹簧的原长是钩码重为0时的长度，为3cm；
（2）分析表中数据可得到的结论是：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受拉力成正比；
（3）因为受弹簧自身重力和影响，当把弹簧悬挂起来后，它的长度会比放在水平桌面上长一些，因此，图象中当纵轴上的拉力为0时，横轴上的长度应该有一定的数值才行，所以ABD都不符合要求，只有C符合题意．
（4）由图象可知，在相同拉力作用下，弹簧乙的伸长量小，弹性系数较大，适合制作量程较大的弹簧测力计；在相同拉力作用下，弹簧甲的伸长量大，弹簧甲较灵敏，可以用来制作精确程度较高的弹簧测力计．
（5）要证实弹簧伸长的长度与弹簧原长的关系，设计实验时要采用控制变量法，需要控制弹簧的材料、粗细、所受拉力相同，只改变弹簧的原长，要控制弹簧的材料、粗细相同可以取同一根弹簧来做实验，再将弹簧截成长度不同的两段，就可以改变弹簧的原长，并分别用大小相同的力拉两根弹簧，就可以控制弹簧所受的拉力相同，最后比较弹簧伸长长度的关系．
故答案为：
（1）0-10； 3；
（2）在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比；
（3）C；
（4）甲；
（5）将一根弹簧截成长度不等的两段，用相同的力拉伸，比较伸长的长度．

点评 在做弹簧的伸长与拉力关系的相关实验中，一定要注意“弹簧的长度”与“伸长量”的不同，实验中还要注意弹簧自身重力对弹簧伸长的影响，学会记录和分析数据，从而得出正确的结论．