17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律.受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:A.他们认

◎ 题目

17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律.受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:
A.他们认为:横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,与横截面半径成反比.
B.他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象,用螺旋测微器、激光测距仪、传感器等比较精密的仪器测量线材的有关数据,以验证假设.
C.通过实验取得如下数据:
长度 拉力伸长直径 250.00N 500.00N 750.00N 1000.00N
1.00m 2.520mm 0.40mm 0.81mm 1.19mm 1.60mm
2.00m 2.520mm 0.80mm 1.59mm 2.41mm 3.21mm
1.00m 3.563mm 0.21mm 0.40mm 0.61mm 0.80mm
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,对他们的假设进行了补充完善.
(1)上述科学探究活动的几个环节中,属于“制定计划”和“收集证据”的环节分别是(填字母代号)______、______;
(2)请根据上述数据分析他们的假设是否全部正确?若有错误或不足,请给予修正.______;
(3)求出这种线材的伸长量X与拉力F以及材料的长度L、横截面积s之间的定量关系式(要求出定量关系式中比例系数的国际单位和数值).

◎ 答案

(1)确定研究对象,选取实验器材属“制定计划”;实验过程和测量数据属“搜集证据”.研究伸长量x与拉力F、长度L、直径D的关系时,采用控制变量法,比如长度、直径不变,再研究伸长量与力的关系,这种方法称为控制变量法.这是物理实验中的一个重要研究方法.
属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是B和C.
(2)他们的假设不是全部正确.在弹性限度内,金属丝的伸长量与拉力成正比,与截面半径的平方成反比,还与金属丝的长度成正比.
(3)种线材的伸长量与拉力以及材料的长度、截面积之间的关系式为:
x=
kFL
S
 
k=
xS
FL
,代入数据解得:k=8.0×10-12m2/N.

故答案为:(1)B、C
(2)他们的假设不是“全部正确”.
根据上述数据分析可知:在弹性限度内,金属丝的伸长量与拉力成正比,与横截面半径的平方成反比,还与金属丝的长度成正比;
(3)x=
kFL
S
式中:k=
xS
FL
=8.0×10-12m2/N

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律.受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:A.他们认…”主要考查了你对  【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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