【分析】
1. 第(1)问:要绘制拉力F与弹簧长度L的关系图像,首先需确定坐标轴(横轴为弹簧长度L,纵轴为拉力F),然后根据表格中的实验数据找出对应的坐标点,将这些点依次描出后连线即可,注意前几个点呈线性关系,后续点偏离直线。
2. 第(2)问:弹簧测力计的测量范围由弹性限度决定,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。观察实验数据,0~3N时,拉力每增加1N,弹簧伸长量固定(均为2cm),伸长量与拉力成正比;超过3N后,伸长量与拉力不再满足正比关系,说明超出弹性限度,因此测量范围为0~3N。
3. 第(3)问:先算出弹簧原长(22cm),再求出弹簧长度为25.5cm时的伸长量,利用0~3N内伸长量与拉力的正比关系(每1N对应伸长2cm,比例系数为0.5N/cm),即可计算出对应的拉力大小。
【解析】
(1) 以弹簧长度$ L $(单位:cm)为横轴,拉力$ F $(单位:N)为纵轴建立平面直角坐标系,根据实验数据描出坐标点:$(22,0)$、$(24,1)$、$(26,2)$、$(28,3)$、$(29,4)$、$(30,5)$,然后用平滑曲线连接各点(前四点为直线,后两点连线),得到关系图像。
(2) 分析实验数据可知,当拉力在$ 0∼3N $时,弹簧的伸长量与所受拉力成正比(拉力每增大1N,弹簧伸长2cm);当拉力超过3N后,弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比,超出了弹簧的弹性限度,因此该弹簧能做的测力计量程为$ 0∼3N $。
(3) 弹簧原长$ L_0=22cm $,当弹簧长度为25.5cm时,伸长量$ \Delta L=25.5cm - 22cm=3.5cm $。在弹性限度内,拉力与伸长量成正比,由数据可得比例系数$ k=\frac{1N}{2cm}=0.5N/cm $,则拉力$ F=k\Delta L=0.5N/cm × 3.5cm=1.75N $。
【答案】
(1) 如图所示
(2) $ 0∼3N $;在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比(或拉力超过3N时,弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比)
(3) $ 1.75 $
【知识点】
弹簧测力计的工作原理;弹性限度;实验数据的图像化处理
【点评】
本题围绕弹簧伸长量与拉力的关系展开,考查了弹簧测力计的核心原理、量程的确定以及利用正比关系进行计算,需要学生具备分析实验数据、绘制图像和应用规律解决问题的能力,是力学中的基础探究题型。
【难度系数】
0.7