佛山市九江大桥撞船事故发生后,佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修,其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工,置换了大桥上所有的斜拉悬索.某校研究性学习小

发布时间:2020-08-08 08:10:57

佛山市九江大桥撞船事故发生后,佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修,其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工,置换了大桥上所有的斜拉悬索.某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截面积为400cm2的新悬索能承受的最大拉力.由于悬索很长,抗断拉力又很大,直接测量很困难,于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究.
由胡克定律可知,在弹性限度内,弹簧的弹力F与形变量x成正比,其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关.因而同学们猜想,悬索可能也遵循类似的规律.
(1)同学们准备像做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验一样,先将样品竖直悬挂,再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验.但有同学说悬索的重力是不可忽略的,为了避免悬索所受重力对实验的影响,你认为可行的措施是:______.
(2)同学们通过游标卡尺测量样品的直径来测定其横截面积,某次测量的结果如图所示,则该样品的直径为______cm.

(3)同学们经过充分的讨论,不断完善实验方案,最后测得实验数据如右表:
①分析样品C的数据可知,其所受拉力F(单位:N)与伸长量x(单位:m)所遵循的函数关系式是______.
②对比各样品的实验数据可知,悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比,其比例系数与悬索长度的______成正比、与悬索的横截面积的______成正比.
样品长度/m截面积/cm2伸长量/cm
拉力/N200400600800A10.500.020.040.060.08B20.500.080.160.240.32C11.000.010.020.030.04D30.500.180.360.540.72E10.250.040.080.120.32

网友回答

解:(1)为了避免悬索所受重力对实验的影响,你认为可行的措施是:将悬索样品一端固定并水平放置在光滑水平面上,另一端连接轻绳绕过滑轮悬挂钩码.
(2)游标卡尺的主尺读数为8mm,游标读数为6×0.05mm=0.30mm,所以最终读数为0.830cm.
(3)①从样品C的实验数据可知:拉力每增加200N,悬索的伸长量增加0.01cm所以悬索的伸长量与拉力成正比例关系.
则其关系式为:F=kx,所以得出系数k:k=,当F=200N,x=0.01cm=10-4m时:k=2×106N/m.由此得出拉力F的关系式为:F=2×106x,比例系数的单位为:N/m.
②从样品A、C、E的数据知:悬索的长度相同时,悬索的横截面积越小,受到拉力时悬索的伸长量越大,比例系数与悬索的横截面积的大小成正比;
从样品A、B、D的数据知:悬索的横截面积相同时,悬索的长度越长,受到拉力时悬索的伸长量越大,其比例系数与悬索长度的平方的倒数成正比.
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