Question

6．如圖1，某同學在做“探究彈簧的形變與外力的關系”實驗時，將一輕質彈簧豎直懸掛，讓其自然下垂；然后在其最下端施加方向豎直向下的外力F，測出彈簧的總長度L．改變外力F的大小，測出幾組數據，作出外力F與彈簧總長度L的關系圖線如圖2甲所示（實驗過程是在彈簧的彈性限度內進行的）．由圖可知，該彈簧的原長（自然長度）為10cm；該彈簧的勁度系數為：50  N/m．若作出外力F與彈簧伸長長度X的關系圖線如圖2乙、丙所示，則圖2乙中圖線不過原點的原因是：彈簧自身有重量；
丙圖中圖線后來彎曲的原因是：外力已超過彈性限度；

Answer 1

分析 該題考察了應用彈力與彈簧長度關系的圖象分析問題，由圖線和坐標軸交點的橫坐標表示彈簧的原長可知彈簧的原長．再由胡克定律可求出彈簧的勁度系數．
根據胡克定律F=kx，結合圖象物理意義，即可求解．

解答 解：
由圖線和坐標軸交點的橫坐標表示彈簧的原長可知彈簧的原長為10cm；
當拉力為10N時，彈簧的形變量為x=30-10=20cm=0.2m
由胡克定律F=kx得：
k=$\frac{F}{x}$=$\frac{10}{0.2}$=50N/m；
由圖乙可知，當沒有拉力時，彈簧已有長度，說明彈簧自身有重力，導致彈簧伸長；
而丙圖，當彈力達到一定范圍時，出現拉力與形變量不成正比，說明彈力超出最大限度，
故答案為：10；50；彈簧自身有重量；  外力已超過彈性限度．

點評 該題要求要會從圖象中正確的找出彈簧的原長及在各外力作用下彈簧的長，并會求出彈簧的形變量，在應用胡克定律時，要首先轉化單位，要知道圖線與坐標軸的交點的橫坐標是彈簧的原長．知道圖線的斜率即為彈簧的勁度系數，注意胡克定律的適用范圍，及理解最大限度．