江苏省 苏科版 初二物理 下学期 第八章 力 汇编之弹簧测力计的相关实验有答案.docx
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江苏省苏科版初二物理下学期第八章力汇编之弹簧测力计的相关实验有答案
第八章力汇编之弹簧测力计的相关实验
1.小明观察发现，弹簧测力计的刻度是均匀的，由此他猜想弹簧的伸长量与它受到拉力成正比。
为了验证猜想，小明决定进行实验。
（1）要完成实验，除了需要一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码（每个钩码产生的拉力已知）、铁架台以外，还需要的测量仪器是______。
进行实验后小明记录数据如下表，表中数据明显错误的是第______次实验。
钩码个数
1
2
3
4
5
6
7
产生拉力（钩码重量）F/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
弹簧伸长量△L/cm
0.00
0.40
0.80
1.70
1.60
2.00
2.40
3.00
（2）由表可知，为了保护该弹簧，它能测量的最大拉力为______N。
（3）如图2进行测量，可知该弹簧测力计的分度值为______N，该物体对弹簧产生的拉力为______N。
（4）将此弹簧改装为弹簧测力计，弹簧测力计的测量原理是______。
（5）小华认为实验中可以用弹簧测力计代替钩码。
他的做法是：
用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小，力的数值由弹簧测力计读出，你认为用弹簧测力计好，还是用钩码更好一些？
答：
______更好，因为______
2.在探究弹簧的长度跟外力的变化关系时，利用了如甲图所示的实验装置．记录数据如下：
拉力（N）
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4
弹簧的长度/（cm）
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
弹簧伸长
/（cm）
0
（1）分析实验数据可得到的结论是______．
（2）乙图的三个图象能正确反映弹簧的伸长与所受拉力关系的是______图．
（3）这项研究的实际应用是制作______．在太空中，用同样的器材______完成该研究（选填“能”还是“不能”）
（4）有 A、B 两个弹簧，其弹簧的伸长与所受拉力的关系见下表
拉力 F/（N）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A 弹簧伸长/（cm）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10.5
12.5
15.5
B 弹簧伸长/（cm）
2
4
6
8
11
14
17.5
20
20
20
20
20
如果用这两根弹簧制作弹簧测力计，量程较大的是______弹簧，精确度较高的是______弹簧．
3.
小明用如图甲所示的装置来探究“弹簧的伸长跟拉力的关系”。
弹簧的一端固定在木板上，他先在木板上标上0～7.00cm的刻度。
把木板竖直放置，在弹簧下端挂钩码（每个钩码的质量为50g）。
实验数据记录如下表。
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
弹簧长度/cm
2.00
2.50
3.00
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
弹簧的伸长/cm
0
0.50
1.00
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
（1）分析表中弹簧的伸长跟拉力的数据，你能得到的结论是______。
（2）小明想用该装置设计一个直接测量液体密度的“密度秤”，他找来一个质量为100g的小桶，挂在弹簧下面的挂钩上，测量时，在桶中加满待测液体，根据指针指示的刻度，就能直接读出液体的密度。
①该“密度秤”的零刻度线应在______cm刻度处。
②在桶中加满水，指针指在4.00cm刻度处，如图丙，则该小桶的容积是______cm3。
③该“密度秤”能测量的最大的密度是______g/cm3。
④利用现有的长度刻度线作为该“密度秤”的刻度线，则该“密度秤”的分度值是______g/cm3。
⑤小明想增大该“密度秤”的量程，在不更换弹簧的前提下，你的办法是______（只要一种即可）。
4.小华同学在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时，找来一根弹簧以及几个相同质量的钩码．她先用弹簧来做实验，并记录了相应的数据，如下表：
钩码总重/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
指针位置/cm
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
5.8
5.8
（1）分析数据，小华可以得出的结论是：
在拉力不大于______N的情况下，弹簧的______跟钩码的拉力成正比；
（2）小华同学根据实验数据所作的“弹簧长度与外力的变化关系”图象（如图），应该是下面______图（填序号）所示的图象．
5.在研究弹簧的伸长与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的长度x作出的F﹣x图线如图所示．
（1）该图线不过原点的原因是_____．
（2）根据图象可知在弹性限度内弹簧受到的力与它的_____成正比．
（3）根据图线写出外力F与该弹簧长度x的表达式：
F=_____．
（4）如果x表示弹簧的伸长量，则该图像不过原点的原因是 ______________
6.小李在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系，利用如图的实验装置记录了相应实验数据如下：
（1）这项研究在实际中的应用是_______；
（2）分析实验数据你可得到的结论____________________；
（3）该弹簧原长是cm，若用该弹簧制作一只弹簧测力计，其量程是 N。
（4）小李作出了下图所示的三个图像，其中正确的是_________（填序号）
7.在“制作橡皮筋测力计”的活动中，同学们发现：
在一定的范围内，橡皮筋受到的拉力越大，橡皮筋的长度越长。
根据这一现象，小明和小丽提出如下猜想（见图）．究竟谁的猜想正确呢？
他们决定一起通过实验来验证自己的猜想。
（1）要完成实验，除了需要一根橡皮筋、若干个相同的钩码、铁架台和细线外，还需要的器材是______________。
准备好器材后他们便进行实验，将橡皮筋一端固定在铁架台上，然后用细线系住橡皮筋的另一端以便挂钩码，随后进行测量。
（2）小明和小丽的实验记录数据如下表：
1
拉力（钩码总重）F/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2
橡皮筋的总长度L/cm
4.5
5.1
5.7
6.3
6.9
7.5
3
橡皮筋伸长的长度△L/cm
0
0.6
1.2
2.4
3.0
①没有挂钩码时，橡皮筋的长度L=_______cm
②请将表格中第三行的数据补充完整。
③要判断小丽的猜想是否正确，应对表格中______（选填序号）的两行数据进行分析比较。
④分析表格中的数据，你认为实验能初步验证谁的猜想是正确的？
答：
___________。
⑤本实验中使橡皮筋伸长的力是___________（钩码的重力/钩码的拉力/细线的拉力）
8.某物理兴趣小组在探究“弹簧的伸长与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F-x图线如图甲所示。
（1）由图可知，该弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长增加______cm；
（2）该图线不过原点的原因是______。
接下来，该组同学在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时，利用如图乙所示的实验装置来做实验，并记录了相应的数据，如下表：
钩码总重/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
指针位置/cm
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
5.8
5.8
（3）分析数据，可以得出的结论是______。
（4）根据实验数据所作的“弹簧长度与外力的变化关系”图象如图丙，应该是图丙中的______图（填序号）所示的图象。
（5）最后，同学们准备自己动手制作弹簧测力计。
他们选了甲、乙两种规格不同的弹簧进行测试，绘出如图丁所示的图象。
图象中只有OA段和OB段是弹性形变。
若要制作精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧______（填“甲”或“乙”）。
答案和解析
1.【答案】刻度尺；3；3；0.2；2.6；在弹性限度内，弹簧的伸长量与它受到拉力成正比；用钩码；弹簧测力计难控制，力的大小、弹簧的伸长量不易确定
【解析】
解：
（1）①钩码的重力已知，因此不需要测量，实验中要测量的是弹簧的伸长量，所以需要刻度尺；
②分析数据发现，除第3次实验数据外，其余6次弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比，因此第3次实验数据是错误的。
（2）由表可知，0-3N范围内，每增加0.5N，弹簧伸长增加了0.4cm，故为了保护该弹簧，它能测量的最大拉力为3N；
（3）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.6N；
（4）由表中的数据可以得出的结论是：
在弹性限度内，弹簧的伸长量与它受到拉力成正比。
（5）实验中，如果用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小，尽管力的数值由弹簧测力计读出，但是弹簧测力计难控制，力的大小、弹簧的伸长量难以确定，因此还是用钩码好些。
故答案为：
（1）刻度尺；3；
（2）3；（3）0.2；2.6；（4）在弹性限度内，弹簧的伸长量与它受到拉力成正比；（5）用钩码；弹簧测力计难控制，力的大小、弹簧的伸长量不易确定。
（1）①要探究弹簧的伸长量与受到拉力的关系，因此需要测量弹簧的伸长量和拉力，据此确定实验器材；
②在弹簧的弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，伸长量越大。
（2）根据在弹性限度内，弹簧的伸长量与它受到拉力成正比分析解答；
（3）根据图中判断弹簧测力计的分度值和读数；
（4）根在弹簧的弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，伸长量越大。
（5）分析钩码的重力和弹簧测力计的拉力优缺点，得出结论。
本题考查了探究弹簧的伸长量与受到拉力的关系，是中考中常见实验的考查，是考试的热点。
2.【答案】在一定的范围内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比；B；弹簧测力计；不能；A；B
【解析】
解：
（1）由表中数据可知：
在50～250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而加长，即：
在一定的范围内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比；
（2）结合表中数据读图象可知，弹簧的原长为2cm，所以横坐标应从2cm处开始，所以A错误；当超过弹簧的弹性限度，即使再增加物体的重力，弹簧也不会再伸长，故C错误；所以只有B符合题意；
（3）实验研究的是弹簧长度和重力的关系，在已学的物理仪器中，弹簧测力计符合该实验的实际应用；在太空中，钩码处于失重状态，故不能用同样的器材能完成该研究；
（4）根据AB弹簧在拉力相同时A弹簧伸长的长度小于B弹簧伸长的长度，可得出在弹簧的伸长相同时，B弹簧所受拉力小于A弹簧所受拉力，即A弹簧测力计的量程大于B，即量程较大的是A测力计；
同样根据AB弹簧在拉力相同时，A弹簧伸长的长度小于B弹簧伸长的长度，故在拉力相同时用B弹簧做成的测力计，示数间的间距较大，刻刻度时可以刻得更小，因此用B弹簧做成的测力计精度更高，即精度较高的是B测力计．
故答案为：
（1）在一定的范围内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比；
（2）B；（3）弹簧测力计；不能；（4）A；B．
（1）此实验在弹性限度内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比；
（2）明确横、纵坐标所代表的物理意义，然后抓住两个关键点进行解答：
①当F=0N时，弹簧长度2cm；②当F≥2.5N时，弹簧的长度不再变化
（3）实验研究的是弹簧长度和重力的关系，在已学的物理仪器中，弹簧测力计符合该实验的实际应用；
（4）比较量程实质是比较在弹簧的伸长相同时弹簧所受拉力的关系，因此可根据AB弹簧在拉力相同时B弹簧伸长的长度大于A弹簧伸长的长度，得出在弹簧的伸长相同时，B弹簧所受拉力小于A弹簧所受拉力，从而得出结论；
同样比较测力计的精度实质是在弹簧的拉力相同时比较弹簧伸长的长度，弹簧伸长的长度大的测力计，示数间的间距较大，刻刻度时可以刻得更小，精度更高；
此题的实验过程揭示了弹簧测力计的工作原理，还考查了学生对于实验结果的总结、分析能力
3.【答案】在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比；3.00；100；4；0.1；减小桶的质量
【解析】
解：
（1）由图中额定刻度尺的最小分度值为1mm，弹簧的原长为2.00cm，现在弹簧的长度为3.50cm，故弹簧的伸长为3.50cm-2.00cm=1.50cm；分析表中数据得出：
在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比；
（2）①由甲乙知当挂3个钩码时即150g时弹簧伸长1.50cm，
=100g/cm，即伸长1cm时物体的质量为100g；
故当质量为100g的小桶挂在弹簧下面的挂钩上时，弹簧伸长1.00cm，长度变为3.00cm，即该“密度秤”的零刻度线在3.00cm处；
②在桶中加满水，指针指在4cm刻度处，伸长4.00cm-3.00cm=1.00cm，故桶中水的质量为100g；
根据ρ=
得
V容=V水=
=
=100cm3；
③该“密度秤”能测量的最大质量为m大=100g/cm×（7.00cm-3.00cm）=400g，
该“密度秤”能测量的最大的密度为：
ρ=
=
=4g/cm3；
④由图知3.00cm～7.00cm之间有40个格，故该“密度秤”的分度值是：
=0.1g/cm3；
⑤在测力计刻度一定的情况下，减小桶的质量，可增大该秤的称量范围。
故答案为：
（1）
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
弹簧长度/cm
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
弹簧的伸长/cm
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比；
（2）①3.00；②100；③4；④0.1；⑤减小桶的质量。
（1）先判断出刻度尺的最小分度值，再读出弹簧原长和弹簧的伸长量；分析表中数据得出弹簧的伸长和拉力成正比；
（2）①由甲乙知弹簧伸长1cm时的拉力判断出该“密度秤”的零刻度线；
②算出指针指在4cm刻度处的拉力，算出水的重力和质量，根据密度公式算出小桶的容积；
③④根据刻度尺的量程判断出该“密度秤”能测量的最大的密度和该“密度秤”的分度值；
⑤根据测量原理分析增大量程的方法。
本题重点考查测量液体密度实验步骤和原理，关键是平时要注意知识的积累，记忆测量的方法和原理；重点是记住测量密度的原理和测量步骤。
4.【答案】3.0；伸长；B
【解析】
解：
（1）从表中数据知：
钩码的拉力每增加0.5N，弹簧的伸长量也增加0.5cm，所以弹簧的伸长量与钩码的拉力是正比例关系，前提是钩码的拉力不能大于3.0N．
（2）从表中的数据知：
当钩码的拉力是0N时，弹簧的长度是2.5cm，只有B图符合题意．
故答案为：
（1）3.0；伸长；
（2）B．
（1）从所给数据看：
弹簧原长2.5cm，在拉力小于或等于3N以前，钩码拉力增加弹簧的伸长量也增加，且成正比；
（2）拉力达到3N以后，弹簧的伸长量与拉力便不再成正比了．我们在实践中，正是依据弹簧的这种性质制成了测量力的工具．
本题考查了弹簧的性质及弹簧测力的原理，结合这一知识点还考查了学生的读图能力，要求学生能熟练的应用弹簧的性质和弹簧测力计解决实际问题．
5.【答案】
（1）弹簧自身有原长
（2）伸长量
（3）x-2
（4）弹簧自身有重力
【解析】
【分析】
（1）在一定范围内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的越长；
（2）图象不过原点是因为弹簧受到自身重力及原长的原因。
此题考查的弹簧测力计的原理，需要注意是：
我们要考虑到弹簧自身的重力作用会使弹簧在竖直方向上有一定的伸长。
【解答】
（1）图像的纵轴表示弹簧的长度，则该图线不过原点的原因是弹簧自身有原长；
（2）根据图象可知，伸长量与拉力的图像是一条直线，则说明在弹性限度内，弹簧受到的力与它的伸长量成正比；
（3）根据图像可知弹簧的原长为2cm，则外力F与该弹簧长度x的表达式：
F=x-2；
（4）如果x表示弹簧的伸长量，则该图像应该由横轴某点开始，不过原点的原因是弹簧自身有重力。
故答案为：
（1）弹簧自身有原长；
（2）伸长量；
（3）x-2；
（4）弹簧自身有重力。
6.【答案】
（1）弹簧测力计
（2）质量越大，拉力越大，当拉力达到一定数值时，弹簧测力计会损坏
（3）0～2.5N
（4）B
【解析】
【分析】
（1）研究弹簧的长度跟外力的变化关系及其在实际中的应用是弹簧测力计；
（2）此实验研究的是弹簧长度和外力（重力）的变化的联系，在弹性限度内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比；
（3）弹簧的最大弹性限度就是弹簧测力计的测量范围；
（4）明确横、纵坐标所代表的物理意义，然后抓住两个关键点进行解答：
①当F=0N时，弹簧长2cm；②当F≥0.25kg×10N/kg=2.5N时，弹簧的长度不再变化为7.5cm。
本题通过探究弹簧的长度跟外力的变化关系得出在弹性限度范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比这一结论，总体而言，本题难点不多，考点常见，学生解答不会有太大困难。
【解答】
（1）探究弹簧的长度跟外力的变化关系在实际的应用是弹簧测力计，因为弹簧测力计的原理就是该关系；
（2）分析实验数据可得拉力为0N时，弹簧的伸长量为2cm；拉力为G=0.05kg×10N/kg=0.5N时，弹簧的伸长量为3cm；一直到拉力G=0.25kg×10N/kg=2.5N时，弹簧的伸长量为7cm；在该范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，拉力大于2.5N时，拉力与弹簧的伸长量不成正比关系；
（3）由表格中的数据可知弹簧的伸长与受到的拉力成正比的范围是在0～2.5N，因此该弹簧测力计的测量范围是0～2.5N；
（4）由表中数据知：
当m=0g，即F=G=0N时，弹簧的长度s=2cm；
当m≥300g，即F=G≥0.30kg×10N/kg=3.0N时，弹簧的长度s=7.5cm；
符合这两个条件的只有B图，因此正确的是B。
故答案为：
（1）弹簧测力计
（2）质量越大，拉力越大，当拉力达到一定数值时，弹簧测力计会损坏
（3）0～2.5
（4）B。
7.【答案】
（1）刻度尺
（2）①4.5 ②1.8 ③1、2 ④小明 ⑤细线的拉力
【解析】
【分析】
（1）要完成该实验，除了需要知道拉力之外还需要知道橡皮筋的长度，因此还需要测量长度的器材：
刻度尺；
（2）由表中数据知：
①当F=0N时的橡皮筋长度即为L0；
②用橡皮筋的总长度L减去原长L0即为橡皮筋伸长的长度△L；
③小丽的猜想是橡皮筋的总长度与拉力成正比，要判断小丽的猜想是否正确，需要分析拉力与橡皮筋的总长度的关系，即分析1、2两行数据进行比较；
④分析表中第一行与第三行的关系可知橡皮筋伸长的长度与它所受拉力的关系是正比例关系，故小明的猜想是正确的；
⑤施力物体是细线，使橡皮筋伸长的力是细线的拉力。
本题是实验探究题，考查弹簧测力计的制造原理，帮助学生理解了橡皮筋伸长的问题，充分锻炼学生的理解能力与分析能力，很好的一道题。
【解答】
（1）由表格可知还有长度的数据，故还需要测量长度的器材：
刻度尺；
（2）①由表格可知，没有挂钩码时，就是拉力为0时，橡皮筋的长度L0为4.5cm；
②用橡皮筋的总长度L减去原长L0即为橡皮筋伸长的长度△L；即6.3cm-5.7cm+1.2cm=1.8cm；
③小丽的猜想是橡皮筋的总长度与拉力成正比，需要分析拉力与橡皮筋的总长度的关系，即分析1、2两行数据进行比较；
④小明的猜想是橡皮筋的伸长的长度与拉力成正比，故分析表中第一行与第三行的关系可知橡皮筋伸长的长度与它所受拉力的关系是正比例关系；
⑤看施力物体是谁，就是那个力，施力物体是细线，使橡皮筋伸长的力是细线的拉力。
故答案为：
（1）刻度尺；
（2）①4.5； ②1.8； ③1、2；④小明；⑤细线的拉力。
8.【答案】0.5；弹簧自身有重力；在弹性限度内弹簧的伸长与拉力成正比；B；甲
【解析】
解：
（1）弹簧未挂重物时的形变量为1.5cm；
当伸长2.0cm-1.5cm=0.5cm时，拉力为1N；
伸长2.5cm-1.5cm=1cm时，拉力为2N；
所以弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长增加0.5cm；
（2）由图象可知，该图线不过原点，当弹簧被竖直悬挂自然下垂时，说明由于弹簧自身受重力而伸长；
（3）从表中数据知：
钩码的拉力每增加1N，弹黄的伸长量增加1cm，所以弹黄的伸长量与钩码的拉力是正比例关系，前提是钩码的拉力不能大于3.0N，即在弹性限度内弹簧的伸长与拉力成正比；
（4）结合表中数据读图象可知，弹簧的原长为2.5cm，所以横坐标应从2.5cm处开始，所以AC不符合题意；
在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比，若超过弹簧的弹性限度，即使再增加物体的重力，弹簧也不会再伸长，故B符合题意；
故选B。
（5）由图象可知，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。
故答案为：
（1）0.5；
（2）弹簧自身有重力；（3）在弹性限度内弹簧的伸长与拉力成正比；（4）B；（5）甲。
（1）根据弹簧测力计的原理来分析，即：
在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的越长；
（2）当弹簧被竖直悬挂自然下垂时，由于弹簧自身受重力而伸长使得图线不过原点；
（3）从所给数据看：
弹簧原长2.5cm，在拉力小于或等于3N以前，钩码拉力增加弹簧的伸长量也增加，且成正比；拉力达到3N以后，弹黄的伸长量与拉力便不再成正比了；在一定范围内，弹簧受到的拉力与伸长量成正比；
（4）明确横、纵坐标所代表的物理意义，然后抓住两个关键点进行解答；
（5）在施加相同拉力的情况下，弹簧的伸长量越大，弹簧测力计越灵敏，弹簧伸长量越小，一般量程会越大，我们可以根据需要选择制作弹簧测力计的材料根据弹簧测力计的原理来分析，即：
在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的越长。
本题考查了弹簧的性质及弹簧测力的原理，结合这一知识点还考查了学生的读表和读图能力，要求学生能熟练的应用弹簧的性质和弹簧测力计解决实际问题。
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