如图所示,图中弹簧Ⅰ和Ⅱ的劲度系数分别为,物体A和B的质量分别为.在弹性限度之内,悬挂平衡.现用一定的力沿竖直方向向上托起B,使两弹簧的长度之和恰等于两弹簧原自然长度之和.试求此时天花板对弹簧作用力F等于多大.
胡克定律(F=-kx)是定量计算弹力的公式,式中x表示弹簧形变量的大小,“-”号表示弹力F的方向与位移x的方向相反.该题要求在施加力托起 mB后,使弹簧长度“恰等于两弹簧原自然长度之和”,对这句话切勿认为此时两弹簧都不存在形变,这实际上是不可能的.分析可知:此时的图景必定是弹簧Ⅰ处于伸长态、弹簧Ⅱ处于压缩态,而伸长量与缩短量恰好相等.所求天花板对弹簧作用力F与弹簧Ⅰ的弹力是一对作用、反作用力,大小相等.本题可分别用整体法和选取物体A为研究对象的隔离体法求解.
方法1.用隔离体法求解.
设弹簧Ⅰ的伸长量为==Δx.选A物为研究对象,A除受重力mg之外,还受到Ⅰ和
Ⅱ对A的弹力方向均竖直向上,故
因为天花板对弹簧Ⅰ的作用力F与弹簧Ⅰ的弹力等大,故
方法2.设向上托起及弹簧Ⅰ和Ⅱ为研究系统,则
选取为研究对象,则
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实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
砝码/个数 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
砝码对木块压力/N | 0 | 2.00 | 4.00 | 6.00 | 8.00 |
测力计读数/N | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 2.90 | 3.50 |
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科目:高中物理 来源:2011届北京市海淀区高三第二学期查漏补缺物理试题 题型:实验题
在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。
①关于操作步骤先后顺序,下列说法正确的是
A.先测量原长,后竖直悬挂
B.先竖直悬挂,后测量原长
C.先后顺序对实验结果无影响
D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
②为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为 .这两根弹簧的劲度系数分别为:甲弹簧为 N/m,乙弹簧为
N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧 (填“甲”或“乙”)。
③以下是一位同学准备完成的实验步骤,请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来是: .
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连结起来.
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式。
F.解释函数表达式中常数的物理意义。
④下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据:
弹力(F/N) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
弹簧原来长度(L0/cm) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
弹簧后来长度(L/cm) | 16.2 | 17.3 | 18.5 | 19.6 | 20.8 |
弹簧伸长量(x/cm) | | | | | |
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