(2011?青岛)归纳式探究--研究弹簧的刚性系数:
我们知道,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长的长度就越大.但是,用同样大小的力去拉两只不同的弹簧,伸长的长度不同,这说明弹簧有“软”、“硬”之分,容易被拉伸的弹簧比较软,反之比较硬.弹簧的软硬用它的刚性系数来表示.刚性系数越大,弹簧越硬.
为了研究弹簧的刚性系数与哪些因素有关,通过有关实验探究,取得数据如下(其中:S为制造弹簧的金属丝的横截面积,n为弹簧的匝数,r为弹簧的半径,A为弹簧的刚性系数):
材料 |
S/m2 |
n |
r/m |
A/(N?m-1) |
铜 |
3×10-6 |
100 |
1×10-2 |
90 |
钢 |
3×10-6 |
100 |
1×10-2 |
180 |
铜 |
6×10-6 |
100 |
1×10-2 |
360 |
钢 |
3×10-6 |
200 |
1×10-2 |
90 |
铜 |
6×10-6 |
100 |
2×10-2 |
45 |
(1)A=k
,其中k与制造弹簧的材料有关,材料不同,k值一般不同.上述实验中钢的k值k
钢=
2×109N/m2
2×109N/m2
(填上数值和单位).将数据变成公式,运用的是
等价变换
等价变换
法.
(2)用粗细相同的铜丝做成半径相同但匝数不同的弹簧,则弹簧的刚性系数和匝数的关系可以用图象中的图线
b
b
表示.
(3)如果用粗细相同的铜丝和钢丝做成匝数和半径相同的弹簧,都用1ON的力拉伸时,
用
铜
铜
做成的弹簧变得更长.
(4)用横截面积为9×l0
-6m
2的钢丝制成一个60匝、刚性系数为100N/m的弹簧,则该弹簧的半径为
3×10-2
3×10-2
m.