9.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象,如图所示,根据图象回答以下问题:
(1)弹簧的原长为 cm.
(2)弹簧的劲度系数为 N/m.
(3)分析图象,总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为 N.
(4)一兴趣小组进一步探究,当挂上某一钩码P,弹簧在伸长过程中,弹簧的弹性势能将 ,钩码P的机械能将 (以上两空选填“增加”、“减少”、“不变”).
(1)10(2)1000(3)F=1 000(L﹣0.10)(4)增加;减小
(1)钩码的重力即等于其对弹簧的拉力,又根据胡克定律F=kx=k(L﹣L0),所以图线在横轴上的截距表示弹簧的原长,斜率表示劲度系数,故L0=10 cm;
(2)由胡克定律可得:劲度系数:
(3)由胡克定律可知:F=1 000(L﹣0.10)N.
(4)弹簧伸长,克服弹力做功,弹簧的弹性势能增加,而钩码下降,其机械能减小;
根据题意可知,弹簧总长度L(cm)与所挂物体重力G(N)之间符合一次函数关系,根据胡克定律写出F与L的方程即可正确解答.根据弹性势能和物体的机械能的定义进行分析求解.
本题关键掌握胡克定律,结合图象分析相关问题,在研究弹簧的伸长与拉力的关系问题时,一定要特别区分“弹簧的长度”与“弹簧的伸长”的不同;