我们知道,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长的长度就越大.但是,用同样大小的力去拉两只不同的弹簧,伸长的长度不同,这说明弹簧有
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/18 03:03:46
我们知道,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长的长度就越大.但是,用同样大小的力去拉两只不同的弹簧,伸长的长度不同,这说明弹簧有“软”“硬”之分,容易被拉伸的弹簧比较软,反之比较硬.弹簧的软硬用它的刚性系数来表示.刚性系数越大,弹簧越硬.
为了研究弹簧的刚性系数与哪些因素有关,通过有关实验探究,取得数据如下(S为制造弹簧的金属丝的横截面积,n为弹簧的匝数,r为弹簧的半径,A为弹簧的刚性系数):
(1)A=k______,其中k与制造弹簧的材料有关,材料不同,k值一般不同.上述实验中钢的k值k钢=______(填上数值和单位).
(2)用粗细相同的铜丝做成半径相同但匝数不同的弹簧,则弹簧的刚性系数和匝数的关系可以用图象中的图线______表示.
(3)如果用粗细相同的铜丝和钢丝做成匝数和半径相同的弹簧,都用10N的力拉伸时,用______做成的弹簧变得更长.
(4)用横截面积为9×10-6m2的钢丝制成一个60匝、刚性系数为100N/m的弹簧,则该弹簧的半径为______m.
为了研究弹簧的刚性系数与哪些因素有关,通过有关实验探究,取得数据如下(S为制造弹簧的金属丝的横截面积,n为弹簧的匝数,r为弹簧的半径,A为弹簧的刚性系数):
材料 | S/m2 | n | r/m | A/(N•m-1) |
铜 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 90 |
钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 180 |
铜 | 6×10-6 | 100 | 1×10-2 | 360 |
钢 | 3×10-6 | 200 | 1×10-2 | 90 |
铜 | 6×10-6 | 100 | 2×10-2 | 45 |
(2)用粗细相同的铜丝做成半径相同但匝数不同的弹簧,则弹簧的刚性系数和匝数的关系可以用图象中的图线______表示.
(3)如果用粗细相同的铜丝和钢丝做成匝数和半径相同的弹簧,都用10N的力拉伸时,用______做成的弹簧变得更长.
(4)用横截面积为9×10-6m2的钢丝制成一个60匝、刚性系数为100N/m的弹簧,则该弹簧的半径为______m.
(1)根据控制变量法的要求,比较第2、4行数据可得,横截面积S之比的平方,等于刚性系数A之比;比较第3、5行数据可得,弹簧的匝数n扩大一倍,刚性系数A减小一半;比较第4、6行数据可得,弹簧的半径r之比的平方,等于刚性系数A之比.综合以上分析可得,A=k•
S2
nr3;
选择第3行数据代入公式A=k•
S2
nr3得,180N/m=k•
(3×10−6m2)2
100×(1×10−2m2)3,解得k=2×109N/m2;
(2)观察图象可知,a为成正比图象,b是A随弹簧匝数n的增加而减小,故图象b与研究的数据结果相符;
(3)比较表格第2、3行中的刚性系数A可知,钢的刚性系数大于铜的刚性系数,因此,在相同条件下,铜做成的弹簧会更容易被拉长;
(4)由刚性系数的公式变形得,r=
3
kS2
An
=
3
2×109N/m2×(9×10−6m2)2
100N/m×60
=3×10-2m.
故答案为:(1)
S2
nr3; 2×109N/m2;(2)b;(3)铜;(4)3×10-2.
S2
nr3;
选择第3行数据代入公式A=k•
S2
nr3得,180N/m=k•
(3×10−6m2)2
100×(1×10−2m2)3,解得k=2×109N/m2;
(2)观察图象可知,a为成正比图象,b是A随弹簧匝数n的增加而减小,故图象b与研究的数据结果相符;
(3)比较表格第2、3行中的刚性系数A可知,钢的刚性系数大于铜的刚性系数,因此,在相同条件下,铜做成的弹簧会更容易被拉长;
(4)由刚性系数的公式变形得,r=
3
kS2
An
=
3
2×109N/m2×(9×10−6m2)2
100N/m×60
=3×10-2m.
故答案为:(1)
S2
nr3; 2×109N/m2;(2)b;(3)铜;(4)3×10-2.
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