某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09

1. 某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数 $\text{[math]}$ ，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

n	1	2	3	4	5	6
$\text{[math]}$	8.04	10.03	12.05	14.07	16.11	18.09

(1) 利用 $\text{[math]}$ 计算弹簧的压缩量： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ cm，压缩量的平均值 $\text{[math]}$ cm；

(2) 上述 $\text{[math]}$ 是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

(3) 忽略摩擦，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，该弹簧的劲度系数为N/m。（结果保留3位有效数字）

【考点】

探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系;

【答案】

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实验探究题普通

1. 某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。

具体步骤如下：

①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）所示。

②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。

③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。

④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。

⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。

该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期 $\text{[math]}$ ，其中k为弹簧的劲度系数，M为振子的质量。

(1) 由步骤④，可知振动周期 $\text{[math]}$ 。

(2) 设弹簧的原长为 $\text{[math]}$ ，则l与g、 $\text{[math]}$ 、T的关系式为 $\text{[math]}$ 。

(3) 由实验数据作出的 $\text{[math]}$ 图线如图（b）所示，可得 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留三位有效数字， $\text{[math]}$ 取9.87）。

(4) 本实验的误差来源包括____。 A. 空气阻力 B. 弹簧质量不为零 C. 光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置

实验探究题普通

2. 小刘同学准备用实验探究胡克定律，他把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图1所示．在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧在不同拉力作用下的长度 $\text{[math]}$ ，以弹簧弹力 $\text{[math]}$ 为纵轴、弹簧长度 $\text{[math]}$ 为横轴建立直角坐标系。

(1) 测得弹力 $\text{[math]}$ 与弹簧长度 $\text{[math]}$ 的关系如图2所示，图中 $\text{[math]}$ 表示____（选择字母代号）。 A. 弹簧的形变量 B. 弹簧形变量的变化量 C. 弹簧处于水平状态下的自然长度 D. 弹簧处于竖直状态下的自然长度

(2) 实验中，使用两条不同的轻质弹簧 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，得到的弹力 $\text{[math]}$ 与弹簧长度 $\text{[math]}$ 的图像如图3所示，由此可知 $\text{[math]}$ 弹簧的劲度系数（填“大于”，“等于”或“小于”） $\text{[math]}$ 弹簧的劲度系数。

(3) 实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小，可视为轻质弹簧，若把该类弹簧在铁架台上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态是图4中的哪一幅图。（选择字母代号“A”或“B”或“C”）

(4) 小刘同学在完成实验（2）后，将质量为 $\text{[math]}$ 的钩码分别挂在轻质弹簧 $\text{[math]}$ 上，并测得 $\text{[math]}$ 弹簧的长度分别为 $\text{[math]}$ ，若将 $\text{[math]}$ 弹簧首尾相连串接在一起，则串接后整根弹簧的劲度系数k=。（已知当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，结果用“ $\text{[math]}$ ”等符号表示）

实验探究题普通

3. 某实验小组研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系。实验器材有：一条两端带有细绳套的橡皮筋，钩码若干，刻度尺，铁架台等。

(1) 以下实验装置安装最为合理的是______。 A.

(2) 请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上。
A.以橡皮筋长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据（l，m）对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来；
B.记下橡皮筋下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l₀；
C.将铁架台固定于桌上，将橡皮筋、刻度尺一端分别系于横梁上；
D.依次在橡皮筋下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出橡皮筋下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；
E.由m-l图像，进一步找出橡皮筋弹力与橡皮筋形变量之间的关系。

实验探究题普通