用金属制成的线材受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这一发现为后人

题文

用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm²，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000，由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试，取得数据如下：

长度L拉力F伸长x截面积S250N500N750N1000N1m0.05cm²0.04cm0.08cm0.12cm0.16cm2m0.05cm²0.08cm0.16cm0.24cm0.32cm3m0.05cm²0.12cm0.24cm0.36cm0.48cm1m0.10cm²0.02cm0.04cm0.06cm0.08cm1m0.20cm²0.01cm0.02cm0.03cm0.04cm（1）根据测试结果，推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的截面积S及拉力F的函数关系．
（2）在寻找上述关系中，你运用了哪种科学方法？
（3）通过对样品的测试，求出新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）由表格中的数据可得
当金属材料的截面积S、拉力F不变时，金属材料伸长量x与长度L成正比，即x∝L；
当金属材料的截面积S、长度L不变时，金属材料伸长量x与拉力F成正比，即x∝F；
当金属材料的长度L、拉力F不变时，金属材料伸长量x与截面积S成反比，即x∝1S．
综上所述，有x∝FLS
设比例系数为k，则所求的线材伸长量x满足的关系是x=kFLS
取L=1m，S=0.05cm²=5×10^-6m²，F=250N，x=0.04cm=4×10^-4m
代入上式得k=8×10^-12m²/N．       
所以x=8×10^-12×FLS                          
（2）在寻找上述关系中，先运用了控制变量法：找伸长量x与某一个量的关系时先控制其他物理量不变；而后运用了归纳法，总结出最后的结论．              
（3）对新材料制成的金属细杆，长度L=4m，截面积S=0.8cm²=8×10^-5m²，
最大伸长量x=41000m=4×10-3m代入导出的公式x=kFLS有    
金属细杆承受的最大拉力是10000N．
答：（1）线材伸长x与材料的长度L、材料的截面积S及拉力F的函数关系是x=8×10^-12×FLS．
（2）在寻找上述关系中，运用了控制变量法．
（3）通过对样品的测试，新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力是10000N．

解析

1S

考点

据考高分专家说，试题“用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力.....”主要考查你对 [实验：探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系：
实验目的：
1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理：
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。



2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材：
轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。
实验步骤：
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直；



2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L₀；
3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L_l；
4、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L₂、L₃、L₄……，并将所得数据记录在表格中；
5、用x_n＝L_n－L₀计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。



数据处理：
1、建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；
2、标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；
3、描点：描点时要留下痕迹；
4、连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；
5、根据图象做出结论。