能屈能伸——彈簧相關(guān)問(wèn)題匯總及突破

類型題一：彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系

解題策略：彈簧的原長(zhǎng)是指彈簧在沒(méi)有受拉力作用時(shí)的長(zhǎng)度，一般用L0表示；彈簧的伸長(zhǎng)量是指彈簧受拉力后的長(zhǎng)度與彈簧原長(zhǎng)之間的差值，一般用ΔL表示。在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成正比。利用這個(gè)原理，可以制作彈簧測(cè)力計(jì)。注意：彈簧豎直懸掛時(shí)，由于受到重力作用，與水平自然放置時(shí)的長(zhǎng)度相比略有伸長(zhǎng)，因此，彈簧測(cè)力計(jì)使用前，需要在彈簧的伸長(zhǎng)方向上調(diào)零，否則，會(huì)使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。例如，彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向上調(diào)零后，再測(cè)水平方向拉力，測(cè)量值比真實(shí)值偏小。

例1 小華同學(xué)在“探究彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”時(shí)，找來(lái)一根彈簧以及幾個(gè)相同質(zhì)量的鉤碼。

（1）為完成實(shí)驗(yàn)，需要添加的實(shí)驗(yàn)器材是______。

（2）關(guān)于“探究彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)操作步驟先后順序，下列說(shuō)法正確的是______。

A. 先測(cè)量原長(zhǎng)，后豎直懸掛

B. 先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng)

C. 先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響

D. 先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小華記錄的原始數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)你在圖1中畫(huà)出此彈簧彈力（F）與彈簧長(zhǎng)度（L）的關(guān)系圖線。

（4）分析數(shù)據(jù)，小華可以得出結(jié)論____________。

（5）該彈簧的原長(zhǎng)[L0=] ______[m]。

答案：（1）彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺 （2）BD （3）如圖2 （4）在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成正比" " （5）[0.025]

類型題二：影響彈簧伸長(zhǎng)量的因素

解題策略：多因素問(wèn)題應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行科學(xué)探究，同時(shí)，要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，尋找普遍規(guī)律。受到相同拉力伸長(zhǎng)量更長(zhǎng)的彈簧，更適合制作精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì)；達(dá)到相同伸長(zhǎng)量需要受到更大拉力的彈簧，更適合制作量程較大的彈簧測(cè)力計(jì)。

例2 小明在選用彈簧測(cè)力計(jì)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)測(cè)量大小相同的力時(shí)，用不同規(guī)格的測(cè)力計(jì)，彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不一樣。對(duì)哪些因素會(huì)影響彈簧的伸長(zhǎng)量，小明有以下三種猜想。

猜想[1]：制造彈簧所用的材料可能影響彈簧的伸長(zhǎng)量。

猜想[2]：彈簧的原長(zhǎng)可能影響彈簧的伸長(zhǎng)量。

猜想[3]：彈簧的粗細(xì)可能影響彈簧的伸長(zhǎng)量。

小明為探究自己的猜想，設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)方案。

Ⅰ.將一根彈簧剪成長(zhǎng)度不同的兩根，測(cè)出兩根彈簧的初始長(zhǎng)度[L1]、[L2]。

Ⅱ.如圖3所示，固定彈簧的一端，用大小相同的力拉彈簧，測(cè)出兩根彈簧的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度[L1']、[L2']。

Ⅲ.改變拉力的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ、Ⅱ，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（1）該實(shí)驗(yàn)方案研究的是猜想______（填寫(xiě)序號(hào)）。實(shí)驗(yàn)方案中“將一根彈簧剪成長(zhǎng)度不同的兩根”，這樣做的目的是控制彈簧的______和______相同。

（2）實(shí)驗(yàn)方案中除了完成步驟Ⅰ、Ⅱ外，還探究步驟Ⅲ的目的是______。實(shí)驗(yàn)方案中“用大小相同的力拉彈簧”表明彈簧的伸長(zhǎng)量還與______有關(guān)。

（3）探究完成后他們選了[A]、[B]兩種規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，繪出如圖4所示的圖象，圖象中只有[OM]段和[ON]段是彈性形變，若要制作精確程度較高的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選用彈簧______（填“[A]”或“[B]”）。

（4）小明的力氣比較大，他要制作彈簧拉力器鍛煉，應(yīng)選用彈簧______（填“[A]”或“[B]”）。

答案：（1） 2 材料 粗細(xì) （2）多次測(cè)量尋找普遍規(guī)律 拉力大小 （3）A （4）B

類型題三：彈簧測(cè)力計(jì)的使用方法及讀數(shù)

解題策略：1.了解彈簧測(cè)力計(jì)的量程及分度值，不能測(cè)量超過(guò)量程的力；2.檢查彈簧測(cè)力計(jì)的指針是否在零刻度處，若不在，應(yīng)調(diào)零；3.用力拉彈簧測(cè)力計(jì)下端的掛鉤，使力的方向與彈簧的軸線保持一致，避免彈簧與外殼摩擦；4.讀取數(shù)據(jù)應(yīng)在彈簧穩(wěn)定后進(jìn)行，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)通過(guò)指針并跟刻度盤(pán)垂直；5.讀完數(shù)后，應(yīng)取下物體，觀察指針是否回到零刻度處，若不回，應(yīng)檢查原因或更換彈簧測(cè)力計(jì)重新測(cè)量。

例3 （1）如圖[5]所示，該彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為_(kāi)_____N，彈簧測(cè)力計(jì)在使用前應(yīng)______；該圖中存在的操作錯(cuò)誤：______ 。

（2）利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一塊秒表的重力。如圖[6]所示，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是______N。使彈簧伸長(zhǎng)的力是 （填“表的重力”“表拉彈簧的力”或“彈簧拉表的力”）。

答案：（1）0.1 調(diào)零 拉力方向與彈簧的軸線方向不一致 （2）2.8 表拉彈簧的力

類型題四：在兩端分別拉彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)問(wèn)題

解題策略：只有作用在彈簧掛鉤上的力才能使彈簧伸長(zhǎng)，因此，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于作用在彈簧掛鉤上的拉力。

例4 如圖7，在彈簧測(cè)力計(jì)的兩側(cè)沿水平方向各加4 N拉力并使其保持靜止，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為（ ）。

A. 8 N B. 4 N

C. 2 N D. [0]

答案：B

類型題五：彈簧測(cè)力計(jì)與密度相關(guān)知識(shí)綜合

解題策略：深刻理解在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成正比，利用這個(gè)關(guān)系分析問(wèn)題并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；熟練應(yīng)用公式[ρ=mV]；準(zhǔn)確進(jìn)行單位換算。

例5" "小明想用如圖8所示的裝置來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)直接測(cè)量液體密度的密度秤。他先在木板上標(biāo)上[0—7 cm]的刻度。把木板豎直放置，將彈簧的一端固定在木板上。當(dāng)彈簧的掛鉤不掛重物時(shí)，指針指在[2 cm]刻度處。當(dāng)彈簧的掛鉤掛一個(gè)質(zhì)量為[100 g]的小桶時(shí)，指針指在[3 cm]刻度處。小明在桶中加滿水時(shí)，指針指在[4 cm]刻度處。測(cè)量時(shí)，在桶中加滿待測(cè)液體，根據(jù)指針指示的刻度，標(biāo)示出相應(yīng)的液體密度值。已知在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成正比，利用現(xiàn)有的長(zhǎng)度刻度線作為該密度秤的刻度線，則下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 該小桶的容積是[200 cm3]

B. 該密度秤的分度值為[0.1 g/cm]

C. 該密度秤的零刻度線應(yīng)在[2 cm]刻度處

D. 該密度秤能測(cè)量的最大的密度是[5 g/cm3]

答案：B

（作者單位：沈陽(yáng)市南昌初級(jí)中學(xué)）