Question

13．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．

（1）实验中需要测量的物理量有：弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应弹簧的长度．
（2）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为200N/m．图线不过原点的原因是由于弹簧自身存在重力．
（3）为完成实验，还需要的实验器材有：刻度尺．
（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：
A．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；
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把刻度尺；
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．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；
F．解释函数表达式中常数的物理意义；
G．整理仪器．
以上步骤按操作的先后顺序已部分排列出来，请补充完整：CBDA EFG．

Answer 1

分析 本实验的目的探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，由给出的F-x图象，可由图象得出弹簧的劲度系数；明确实验方法，从而得出实验步骤．根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．

解答 解：（1）用多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，由于弹簧的弹力等于钩码的重力，已知可以求出，根据胡克定律知，还需测量的物理量有：弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度．
（2）根据胡克定律知，图线中的斜率表示劲度系数，k=$\frac{7}{（4-0.5）×1{0}^{-2}}=200N/m$，图线不过原点说明没有力时有了形变量，故说明弹簧有自身的重力存在；
（3）实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺．
（4）实验中要先组装器材，即CB，然后进行实验，即D，最后数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器；即AEFG．所以先后顺序为CBDAEFG；
故答案为：（1）弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度，（2）200，弹簧自身存在重力（3）刻度尺 （4）BDA

点评 本题考查了胡克定律，弹簧的弹力与形变量的关系．要注意正确理解图象的性质；通过亲手的实验明确实验步骤．