用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长.现在有一根用新材料制成的金属杆,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1/500,由于这一拉力很大,杆又较长,直接测量有困难,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 | 拉力 伸长 截面积 | 250N | 500N | 750N | 1000N |
1m | 0.05cm2 | 0.04cm | 0.08cm | 0.12cm | 0.16cm |
2m | 0.05cm2 | 0.08cm | 0.16cm | 0.24cm | 0.32cm |
1m | 0.10cm2 | 0.02cm | 0.04cm | 0.06cm | 0.08cm |
A.模型法B.类比法
C.分类法D.放大法
(2)根据测试结果,写出样品的伸长x(m)与材料的长度l(m)、截面积S(m2)及拉力F(N)的函数关系式______
(3)上述金属细杆承受的最大拉力为______N.
解:(1)当外力拉动金属棒时,金属棒伸长,同时带动指针转动;金属棒移动较短的距离,由于指针较长,指针在刻度盘上显示移动较大的刻度,故这是一种放大法.
(2)根据图示的数据可以发现,金属棒的伸长量x与拉力F、金属棒的长度l成正比,与金属棒的横截面积S成反比.
由此可以得到其函数关系式:x=k,公式中的k为比例系数.
确定k的具体数值可以利用表格中的一组具体的数据来解决:
当长度l为1米,横截面积S为0.05cm2即5×10-6m2,受到250N拉力时,伸长的长度x为4×10-4m.
将以上数据代入函数关系式得:4×10-4m=k,
求得比例系数k=8×10-12,
由此得到函数关系式:x=8×10-12,
(3)设该金属细杆的长度为:L,则最大的伸长量为L,横截面积为8×10-5m2,将其代入函数关系式即可求得最大拉力F.
L=8×10-12,
求得F=20000N.
故答案为:(1)D;(2)x=8×10-12;(3)20000.
(1)通过金属棒长度的变化,带动指针偏转,将微小的伸长量放大,由此得到此题的答案.
(2)根据表格中的数据,可以发现金属棒的伸长与拉力材料长度以及横截面积的关系.
点评:写出样品的伸长x(m)与材料的长度l(m)、截面积S(m2)及拉力F(N)的函数关系是此题的难点.
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