典例 在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中,已有的实验器材是:铁架台、一只长度较长的弹簧和多个已知质量的相同钩码。
(1)为完成实验,还需要的实验器材有:________。
(2)为完成该实验,某同学用如图甲所示的装置,设计的操作步骤如下:
A.先把弹簧平放在桌面上,用刻度尺测出弹簧的原长L0;
B.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把刻度尺;
C.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,分别记下钩码静止时弹簧的长度L1、L2、L3、…,然后取下钩码,由x=Ln-L0计算出弹簧的伸长量x,并记录在表格内;
E. 解释函数表达式中常数的物理意义;
F. 以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;
G. 整理仪器。
设计的操作有几个步骤顺序不合理,合理的顺序是:A、B、____________、G。
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图像,由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m。图线不过原点是由于__________________________。
【自主解答】
解析:(1)根据实验原理可知还需要用刻度尺来测量弹簧原长和形变量。
(2)根据完成实验的合理性可知,先后顺序为A、B、D、C、F、E、G。
(3)取图像中的(0.5,0)和(3.5,6)两个点,代入ΔF=kΔx,可得k=200 N/m。弹簧自身的重力使得弹簧在不加外力时就有形变量。
答案:(1)刻度尺 (2)D、C、F、E (3)200
弹簧自身受重力,不加外力时就有形变量