由曲线斜率的倒数可求得弹簧的劲度系数为
【答案】(1)如图2-1-10所示 (2)0~4.9 25.0
【点拨】根据所给坐标纸合理选取x、F两轴标度,使得所得图象尽量分布在较大空间上,以便减小误差,这是作图的基本要求.据所给实验数据描点,然后作出平滑曲线(或直线),注意所画直线不一定过所有点,原则是尽量使各点均匀分布在曲线(或直线)的两侧.
* 拓展
在研究弹簧的形变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2-1-11所示.由图求出弹
簧的劲度系数k= ;
图线不过原点的原因 .
【解析】弹簧的劲度系数等于F-x图线,即N/cm=200N/m,因弹簧因弹簧自身有重量,水平放置测量的自然长度与弹簧自然下垂时的自然长度是不同的.
【答案】200N/m 弹簧自身有重量
三、弹簧弹力的分析与计算要领
(1)轻质弹簧两端的弹力大小相等,方向相反.
(2)弹簧的弹力(或弹簧测力计的示数)并非弹簧所受的合外力.
(3)弹簧的弹力不可突变.
(4)弹簧状态不确定时要分情形讨论(压缩和伸长).
* 易错门诊
【例4】如图2-1-12所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:①中弹簧的左端固定在墙上,②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用,③中弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动,④中弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量,则有 ( )
A.l2>l1 B.l4>l3
C.l1>l3 D.l2=l4
【错解】选A或B或C.
【错因】造成错误的原因是不清楚轻质弹簧两端的弹力大小相等,与物体的运动状态无关.对图②,易误认为弹簧受2F的拉力,得出形变量是图①的2倍,而错选A;对图③易错误理解为物体在光滑面上,弹力小于F,而错选C;比较③④易错误认为④中拉力大于③中拉力而错选B.
【正解】由于弹簧质量不计,无论弹簧的运动状态如何所受合力均为零,又因弹簧右端受力相同,则四种情形下弹簧的弹力都相同,故四种情形下弹簧的形变相同,即l1=l2=l3=l4.因此只有D正确.
【点悟】轻质弹簧两端的弹力大小相等,与物体的运动状态无关.
课堂自主训练
1.图2-1-13中a、b、c为三个