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12.為了研究彈簧長度的增加量與哪些因素的關系,小華同學選用了用相同材料和粗細的金屬絲制成的彈簧A、B、C、D和測力計進行實驗.已知彈簧A、C的彈簧圈直徑相等,彈簧B、D的彈簧圈直徑也相等,且A、C的彈簧圈直徑小于B、D的彈簧圈直徑;A、B原來的長度均為LO,C、D原來的長度均為LO′,且LO<LO′.他將彈簧A、B、C、D的左端固定,并分別用水平向右的力通過測力計拉伸彈簧,它們的長度各目增加了△L1、△L2、△L3和△L4,如(a)、(b)、(c)、(d)所示.請仔細觀察實驗現象,歸納得出初步結論.

(1)分析比較 (a)、(b)或(c)、(d)中的測力計示數、彈簧長度的增加量以及相關條件.可得:當外力、金屬絲的材料和粗細、原長相同時,彈簧圈直徑越大,彈簧長度的增加量越大.
(2)分析比較(a)、(c)或(b)、(d)中的測力計示數.彈簧長度的增加量以及相關條件,可得:當外力、金屬絲的材料和粗細、彈簧圈直徑相同時,原長越大,彈簧長度的增加量越大.
(3)若研究A彈簧的長度與外力的關系時記錄了相應的數據,如表:
鉤碼總重/N02.04.06.08.010.012.014.0
指針位置/cm2.53.03.54.04.55.05.35.5
則根據實驗數據所作的“彈簧長度與外力的變化關系”圖象應該是如圖2B圖(填序號)所示的圖象.
(4)若將以上C、D兩個彈簧均改造成彈簧測力計,且兩測力計的外殼和刻度分布均相同,則用彈簧D制成的測力計精確度更高.
(5)小華同學繼續(xù)把制作好的彈簧測力計改造成為“密度秤”.他在不改變原來彈簧測力計刻度分布的情況下,先將塑料杯掛在彈簧測力計上,再將塑料小桶中分別裝滿已知密度的五種不同液體后,用彈簧測力計稱它們的物重,數據如表:
液體密度ρ/(g/cm30.81.01.21.31.7
彈簧測力計的示數F/N2.42.83.23.44.2
①分析此表,圖甲中能正確反映液體的密度與彈簧測力計示數之間的規(guī)律的圖象是B.
②小華改造的密度秤的分度值是0.1g/cm3,如圖乙所示,指針指在密度秤圖示位置時,待測液體的密度為2.1g/cm3
③小華經過分析發(fā)現:自己制作的密度秤的“0刻度線”與彈簧測力計的“0刻度線”不重合,使用起來顯得很不方便.他經過思考,對自己的改造過程進行了修正,成功地使兩個“0刻度線”重合在了一起,小華的修正做法是:將塑料桶掛在秤鉤上后,先將指針對齊彈簧測力計的0刻度線,然后再進行測量后標注密度的刻度值.
④小華在修正后的密度秤的塑料桶中重新裝滿密度為0.8g/cm3的液體,此時對于彈簧測力計的示數應為1.6N.

分析 (1)(2)本題考查利用控制變量的思想設計、分析實驗,被研究問題是彈簧受的拉力,影響因素是彈簧的材料、原來長度、橫截面積、拉力;
(3)拉力達到3N以后,彈黃的伸長量與拉力便不再成正比了,根據此分析便可;
(4)受相同的拉力,彈簧伸長變化越明顯,說明其精確度越高;
(5)①通過分析歸納出彈簧秤示數隨液體密度變化的規(guī)律,列方程求出小桶的重和桶的容積,得出彈簧測力計的示數與液體密度的關系式,便可以確定選項;
②由①可知塑料杯的重力;根據彈簧測力計的分度值代入彈簧測力計的示數與液體密度的關系式可求出密度秤的分度值;
根據彈簧測力計的示數與液體密度的關系式,將彈簧秤示數代入,便可以求出液體密度;
③明確塑料杯的重,便可確定密度秤的零刻度線位置,根據題目要求將指針調零即可;
④根據修正后的彈簧測力計的示數與液體密度的關系,將液體密度代入即可求出彈簧測力計的示數.

解答 解:(1))(a)和(b)它們的原長都是L0,即原長相同,它們的橫截面積也相同,測力計讀數都是6N,即兩彈簧受的拉力相同,兩次實驗用的彈簧A、B是用不種金屬絲制成的,即材料不同,這樣控制了彈簧原長、材料橫截面積、所受拉力這三個因素相同,材料這一因素不同,我們看到△L2大于△L1,即彈簧伸長的長度不同;
(2)(a)和(c)兩次實驗用的彈簧A、C用同種金屬絲制成,即所用的材料是相同的,它們的橫截面積也相同,測力計讀數都是6N,即兩彈簧受的拉力相同,兩根彈簧的原長是分別是L0和L0′,即原長不同,這樣控制不變的因素是材料、橫截面積、拉力,變化的因素是原長,我們看到△L3大于△L1,即彈簧伸長的長度不同;
(3)從表中的數據知:當鉤碼的拉力是0N時,彈簧的長度是2.5cm,只有B圖符合題意;
(4)由圖知,ABCD所受拉力大小相同,D彈簧形變程度最大,說明其最靈敏;
(5)①彈簧測力計的示數等于桶的重力加上桶內液體重力:F=G+G=GVg,
將第一、二兩次實驗數據代入公式得:
2.4N=G+0.8×103kg/m3×V×10N/kg,----①
2.8N=G+1.0×103kg/m3×V×10N/kg,----②
由①②聯(lián)立方程組解得:
G=0.8N,V=2×10-4m3
則彈簧測力計的示數與液體密度的關系為:
F=GVg=0.8N+2×10-4m3×10N/kg×ρ,
可見F和ρ是一次函數關系,應選擇A圖象.
②由①可知,塑料杯的自重G=0.8N.
即彈簧測力計的示數F=G=0.8N,此時塑料桶中沒有液體,ρ=0,
由圖乙可知,彈簧測力計的分度值為0.2N,
當彈簧測力計的示數F=1.0N,代入F=GVg=0.8N+2×10-4m3×10N/kg×ρ,
解得ρ=0.1×103kg/m3=0.1g/cm3,
所以改造的密度秤的分度值0.1g/cm3
如圖乙所示,指針指在5N的位置,將F=5N,代入F=GVg=0.8N+2×10-4m3×10N/kg×ρ
解得ρ=2.1×103kg/m3=2.1g/cm3
③當桶內不加液體時,即相當于液體密度為為0時,彈簧測力計的示數等于桶的重力0.8N,彈簧測力計上0.8N刻度延長標記為0g/cm3
為了密度稱的“0刻度線”與彈簧測力計的“0刻度線”重合,小華的修正做法是:先將塑料杯掛在彈簧測力計上,再將彈簧測力計的指針校零.
④修正后的則彈簧測力計的示數與液體密度的關系為:F=ρVg=2×10-4m3×10N/kg×ρ,可見F和ρ是正比例函數關系,
當塑料桶中重新裝滿的液體密度ρ=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
此時彈簧測力計的示數F=ρVg=2×10-4m3×10N/kg×0.8×103kg/m3=1.6N.
(1)外力、金屬絲的材料和粗細、原長;彈簧圈直徑;彈簧長度的增加量越大;(2)外力、金屬絲的材料和粗細、彈簧圈直徑;原長;彈簧長度的增加量越大;(3)B;(4)D;(5)①B;②0.1;2.1;③將塑料桶掛在秤鉤上后,先將指針對齊彈簧測力計的0刻度線,然后再進行測量后標注密度的刻度值;④1.6.

點評 本題不要受已有知識點干擾:彈簧測力計的原理是在彈性限度內,彈簧伸長的長度與所受拉力成正比,這里考查的控制變量法的思想,通過題意找出被研問題,影響該問題的因素,在設計實驗、描述結述時,要注意說清控制什么因素一定的思想,這是控制變量法的關鍵所在.
利用坐標圖象反應物理量的關系比較抽象,學生不易理解,必須有較好的數學基礎才行,通過對數據的分析處理,得出兩個物理量之間的數學表達式是解決問題的關鍵,同時也為解決下面的問題打下了基礎.

練習冊系列答案
相關習題

科目:初中物理 來源: 題型:解答題

2.在學習吉他演奏的過程中,小華發(fā)現琴弦發(fā)出聲音的音調高低是受各種因素影響的,他決定對此進行研究.經過和同學們討論,提出了以下猜想:
猜想1.琴弦發(fā)出的聲音的音調高低,可能與琴弦的橫截面積有關;
猜想2.琴弦發(fā)出的聲音的音調高低,可能與琴弦的長短有關;
猜想3.琴弦發(fā)出的聲音的音調高低,可能與琴弦的材料有關;
為了驗證上述猜想是否正確,他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦,因為音調的高低取決于聲源振動的頻率,于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗.
編號材料長度(cm)橫截面積(cm2
A600.76
B600.89
C601.02
D800.76
E801.02
F1000.76
G801.02
H尼龍801.02
I尼龍1001.02
(1)為了驗證猜想一,應選用編號為A、B、C、的琴弦進行實驗.
(2)為了驗證猜想二,應選用編號為A、D、F、的琴弦進行實驗.
(3)為了驗證猜想三,應選用編號為E、G、H、的琴弦進行實驗.
(4)在上述探究過程中,總要控制某些因素,使它們保持不變,進而尋找出與另外一些因素的關系,這種實驗的研究方法是控制變量法.
(5)隨著實驗的進行,小華又覺得琴弦音調的高低,可能與琴弦的松緊度有關.他為了證明這個猜想,他選取兩根材料相同、橫截面積相同、長度相同、控制撥弦的力相同的琴弦,使兩根同一端固定,另外一端進行松緊程度調節(jié),要求一張一弛,用大小相同的力撥動琴弦,比較發(fā)音情況.如果兩根琴弦發(fā)出的聲音音調不同,表明小華的猜想是正確(選填“正確”或“錯誤”).

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

3.某小組同學根據“浸入水中的鐵塊最終靜止在容器底部、浸入水中的木塊最終漂浮水面上”的現象,猜想:物塊的密度可能會對她浸入水中后的最終狀態(tài)有影響,欲使他們用若干體積相同、密度不同的實心物塊和水進行實驗,并將實驗數據及觀察到的實驗現象記錄在表中.
實驗序號123456
物塊ABCDEF
物塊的密度(x103千克/米32.72.21.60.80.60.4
實驗現象      
(1)分析比較實驗序號1或2或3的數據及現象,可得出的初步結論是:當浸入水中實心物塊的密度大于水的密度時,物塊最終靜止在容器底部.
(2)分析比較實驗序號4或5或6中的數據及現象,可得出的初步結論是:當浸入水中實心物塊的密度小于水的密度時,物塊最終漂浮在水面上.
(3)分析比較實驗西藥4、5和6中的數據、現象及相關條件,可得出的初步結論是:體積相同的實心物塊,密度越小的露出水面的體積越大.
(4)小明同學認為上述實驗數據有限,得到的初步結論未必有普遍性,應該用更多的實驗數據進行驗證,于是他決定進一步研究密度范圍在0.8×103千克/米3至1.6×103千克/米3內的實心物塊浸入水中后的最終狀態(tài),為上述結論提供足夠的證據.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

20.物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動,這種運動只在沒有空氣的空間才能發(fā)生,在有空氣的空間,如果空氣阻力相對物體的重力比較小,可以忽略,物體的下落也可以近似地看作自由落體運動.為了探究自由落體運動時間與哪些因素有關,同學小王有如下猜想:
猜想一:物體下落的時間與物體的材料有關;
猜想二:物體下落的時間與物體下落的高度有關;
猜想三:物體下落的時間與物體的質量有關.
為驗證猜想的正確性,幾位同學用三個金屬球做了一系列實驗,實驗數據記錄如下:
實驗序號材料 物質質量
(kg)
下落高度(m)下落時間(s)
1鐵球1201.96
2鐵球1302.47
3鉛球1201.96
4鉛球1201.96
(1)為了驗證猜想一,應比較實驗序號1和3,結論是:物體由靜止開始下落,下落的快慢與材料無關;
(2)根據表中的數據,宇航員在月球上將小鐵片和羽毛在同一地點、同一高度同時釋放,它們將A
A、同時落地 B、鐵片先落地,羽毛后落地 C、羽毛先落地,鐵片后落地
(3)小敏同學也對這個問題進行了研究,她讓兩片完全相同的紙(一張平鋪,另一張對折)同時從三樓由靜止開始下落,她發(fā)現兩片紙不相等(同時/不同時)著地,此下落過程中兩片紙作的紙所受的阻力相對于紙的重力不能忽略不計(是/不是)自由落體運動.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

7.某研究性學習小組的同學為了制作能夠方便鑒別液體種類的儀器.他們猜測漂浮在液面上的物體浸在液體中的深度可能與物體的質量、液體的種類存在著某種關系,并進行實驗探究.實驗時,該小組同學選用一個圓柱形的瓶子,內裝不同質量的細沙,先后漂浮在甲、乙兩種液體中,并用儀器測出每一次實驗時瓶和細沙的總質量及圓柱形的瓶子底部所處的深度h(已知甲、乙兩種液體的密度分別為ρ、ρ),如圖所示.記錄的數據如表一、表二所示.
表一  液體甲
 實驗序號 瓶和沙總質量(千克) 深度h(米)
 1 0.2 0.06
 2 0.4 0.12
 3 0.6 0.18
表二  液體乙
 實驗序號 瓶和沙總質量(千克) 深度h(米)
 4 0.2 0.08
 5 0.4 0.16
 6 0.6 0.24
(1)分析比較實驗序號l、2、3或4、5、6的數據及相關條件,可初步得出結論:漂浮在同種液體中的圓柱形瓶子,它浸在液體中的深度與瓶和沙的總質量成正比.
(2)分析比較實驗的數據及相關條件,可知甲、乙兩種液體的密度關系是ρ<ρ(填“<”或“>”或“=”).
(3)實驗序號1的這次實驗,圓柱形瓶子所受的浮力為2牛(g取10牛/千克),若圓柱形瓶子的底部面積為0.002米2,則甲液體的密度為1.1×103千克/米3(結果保留小數點后1位).

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科目:初中物理 來源: 題型:實驗探究題

17.小敏想探究小球滾上斜面的最大高度與斜面傾角和小球質量的關系,將兩個斜面AO與OB對接成如圖裝置,進行實驗.
①讓質量為5g的小球,在斜面AO上高H處靜止釋放,沿斜面滾下,經O點滾上斜面OB,測量小球達到的最大高度h,將數據記錄在表中;改變斜面OB的傾角θ,重復實驗;
②用質量為7g的小球重復上述實驗,將數據記錄在表中.
實驗
序號
小球質
量m/g]
小球在斜面AO上
釋放高度H/cm
斜面OB
的傾角θ/o
小球在斜面OB上
的最大高度h/cm
1510409.0[
2308.6
3208.0
4710409.0
5308.6
6208.0
(1)比較實驗1、2、3(或4、5、6),說明小球在斜面OB上能達到的最大高度與斜面OB的傾角θ有關.
(2)比較實驗2和5(選擇序號),說明小球在斜面OB上能達到的最大高度與小球質量無關.
(3)如果斜面沒有摩擦,小球在斜面OB能達到的量大高度是10cm.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

4.歸納探究--研究魚缸側壁所受的壓力
由于液體內部有壓強,當魚缸中盛入液體后,魚缸側壁就會受到液體的壓力.魚缸側壁所受的液體的壓力跟什么因素有關呢?下表是小雨在魚缸中盛入不同的液體進行研究得到的一些數據(其中,ρ為液體密度,L為側壁長度,H為液體深度,P為側壁所受的壓力).

請完成以下題目:
次數ρ/(kg/m3L/mH/mF/N
11.0×1030.10.15
21.0×1030.20.110
31.0×1030.10.220
40.8×1030.20.18
50.8×1030.20.232
(1)F=kρLH2,其中k=5N/kg(填上數值和單位).將數據表格形式變成公式形式,這里運用的科學方法是等價變換法.
(2)在一個魚缸中分別盛入相同深度的海水和淡水,海水對魚缸側壁的壓力大.
(3)在不同的游泳池中注入相同深度的水,游泳池側壁所受的壓力與側壁長度的關系可以用圖象1中的圖線a表示.
(4)如圖2,攔河大壩的長度L為50m,若大壩能夠承受的最大壓力F為1×108N,則水深H不能超過20m.

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科目:初中物理 來源: 題型:多選題

1.在如圖所示的電路中,不正確的說法是(  )
A.閉合S1,斷開S2,L1發(fā)光,L2不發(fā)光B.閉合S1、S2,L1、L2都發(fā)光
C.閉合S2,斷開S1,L1、L2都發(fā)光D.S1、S2都斷開,L1、L2都不發(fā)光

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

2.下列對一些小實驗或生活中有關現象的解釋,正確的是( 。
A.圖甲中,高壓鍋能很快煮熟食物是因為鍋內氣壓增大,水的沸點降低
B.圖乙中,水杯中的水不流出來是因為大氣壓的作用
C.圖丙中,壓路機上的碾子質量很大,增大壓力是為了增大摩擦
D.圖丁中,溜冰鞋的冰刀與冰面的接觸面積很小,因而冰刀對冰面的壓強很小

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同步練習冊答案