题文
用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,17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:
(1)根据测试结果,推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系.
(2)在寻找上述关系中,你运用了哪种科学研究方法?
(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
解:(1)材料长度为L,横截面积为S,伸长量为x,拉力为F,由测量数据可知当S、F不变时,
,当L、F不变时,
,当L、S不变时,
,综合得
,改写成函数式
(其中k为比例系数)
(2)运用控制条件法(或控制变量法、单因子法、归纳法)
(3)在表格中选取L1=2m,S1=0.05cm2,F1=250N,x1=0.08cm
根据题意,新材料L2=4m,S2=0.8cm2,x2=0.4cm
由上述函数式得
,
解得
解析
该题暂无解析
考点
据考高分专家说,试题“用金属制成的线材(如钢丝、钢.....”主要考查你对 [弹力的大小、胡克定律 ]考点的理解。
弹力的大小、胡克定律
弹力的大小:
弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。
(1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律:
(2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。 
①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a.由胡克定律F=kx知:k=F/x
b.由F一x图像知:
判定弹力的有无及其方向的方法:





