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):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(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

问题描述:

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):


材料 S/m2 n r/m A/(N•m-1
3×10-6 100 1×10-2 90
3×10-6 100 1×10-2 180
6×10-6 100 1×10-2 360
3×10-6 200 1×10-2 90
6×10-6 100 2×10-2 45
(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=______(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.

(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...
答案解析:(1)实验中主要有四个变量,分别为材料、横截面积、弹簧匝数和弹簧的半径,根据控制变量法的要求,分别比较第2、4行数据,3、5行数据,4、6行数据,可分析出横截面积、弹簧匝数和弹簧的半径与A的关系,最终归纳出表达式,再利用表达式可计算出钢的k值;
(2)通过刚性系数的表达式,可以看出,在其他条件相同时,弹簧的匝数越多,其刚性系数越小,因此,b是符合题意的;
(3)通过表格可以看出铜与钢谁的刚性系数更大,再根据相同条件下,刚性系数越大的弹簧越难被拉伸这一规律可做出判断;
(4)利用归纳得出的公式,将数据代入进行计算可得出弹簧的半径.
考试点:控制变量法与探究性实验方案.
知识点:此题属于信息给予题,根据题目中给出的实验数据自己进行归纳总结.本实验中的变量比较多,在分析数据时,必须在保证其他变量不变的情况下,依次分析其中的一个变量与刚性系数之间的关系,最终综合成公式的形式;有了刚性系数的公式,剩余的问题基本要从公式入手进行分析和计算.