问题描述:
归纳式探究-研究弹簧的刚性系数: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(其中: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) |
钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 90 |
钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 180 |
钢 | 6×10-6 | 100 | 1×10-2 | 360 |
钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 90 |
钢 | 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)用横截面积为9×10-6m2的铜丝制成一个30匝、刚性系数为100N/m的弹簧,则该弹簧的半径为___m.(k铜=2×109N/m2)
最佳答案:
(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之比的立方,等于刚性系数A之比.综合以上分析可得,A=k•
S2 |
nr3 |
(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)由刚性系数的公式变形得,r=3
|
故答案为:(1)
S2 |
nr3 |
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