【典例3】在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”实验中,实验装置如图甲所示。右侧挂上钩码,相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度L。
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标纸中描点,如图乙所示。请作出F-L图线。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=_______________cm,劲度系数k=____________N/m。
(3)试根据以上该同学的实验情况,帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。
【解析】(1)用平滑的曲线将各点连接起来(舍去偏离较大的点),如图所示。
(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度,由图象可知,L0=5×10-2 m=5 cm。
劲度系数为图象直线的斜率,k=20 N/m。
(3)记录数据的表格如下:
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钩码个数
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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弹力F/N
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弹簧长度L/×10-2m
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答案:(1)图见解析 (2)5 20 (3)见解析
【创新评价】
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装置的优化
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弹簧水平使用,钩码的重力作为弹簧的拉力,消除了弹簧的自重影响
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图像的优化
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利用F-L图像进行数据处理而非常规的F-x图像
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【创新探究】
(1)将弹簧水平放置的优点是什么?
提示:避免了弹簧自身所受重力对实验的影响。
(2)该实验的缺点是什么?
提示:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验误差增大。
