Question

用金屬制成的線材（如鋼筋、鋼絲）受到拉力會伸長．某校課外興趣小組決定對這一現象進行研究．對線材受力以后的伸長量的大小，他們提出了以下幾種猜想：
猜想1：可能與線材所受的拉力有關；
猜想2：可能與線材的長度有關；
猜想3：可能與線材的橫截面積有關．
為驗證上述猜想，他們應用物理學中學到的科學方法，選用同種材料制成的成品，在室溫為20℃時進行實驗，得到數據如下表：

請你通過分析上述實驗數據后回答：
（1）利用第①組數據可研究猜想______，其結論是______；
（2）分析比較序號為①和④的兩組數據可研究猜想______，其結論是______；
（3）以上方法在研究物理問題時經常被用到，被稱為______，試根據學過的物理知識再列出兩例應用這種方法研究的問題：______；
（4）除以上所提出的三個猜想外，請你就線材的伸長的大小再提出一個猜想：______；
（5）現有一根用以上材料所制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8 cm²，設計要求它受到拉力后伸長不超過原長的，應用以上實驗數據求最大拉力是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）線材受力以后的伸長量的大小可能與拉力、長度、橫截面積、溫度、材質有關．
（2）采用控制變量法探究伸長量的影響因素．
解答：解：（1）①伸長量與拉力的關系：實驗1、2、3、4、5都能說明在相同的條件下，線材的伸長量與拉力成正比．
②長度與拉力的關系：實驗1、2說明在相同的條件下，線材的伸長量與長度成正比．
③橫截面積與拉力的關系：實驗4、5說明在相同的條件下，線材的伸長量與橫截面積成反比．
（2）以上方法都是利用控制變量法．利用控制變量法研究物理中經常出現：歐姆定律、焦耳定律、電阻的影響因素、壓力作用效果的影響因素等，答案不唯一．
（3）在相同的條件下，線材的伸長量與長度成正比，線材的伸長量與橫截面積成反比．
以實驗5為例：線材的長度是1m，橫截面積是0.20cm²，受力是1000N時，伸長量是0.04cm．現在材料相同的金屬桿，線材的長度是4m，橫截面積是0.8cm²，長度是原來的4倍，橫截面積是原來的4，因為線材的伸長量與長度成正比，線材的伸長量與橫截面積成反比，所以線材的長度是4m，橫截面積是0.8cm²，受力是1000N時，伸長量還是0.04cm，當伸長量受力不超過原長的，原長4m的是0.4cm，根據橫截面積和長度一定的情況下，線材的伸長量與拉力成正比，所以受力是10000N．
故答案為：（1）1；在橫截面積和長度一定的情況下，線材的伸長量與拉力成正比；
（2）3；在拉力和長度一定的情況下，線材的伸長量與橫截面積成反比；
（3）控制變量；法歐姆定律、焦耳定律等；
（4）線材的伸長量可能與材料有關；
（5）10⁴N．
點評：線材的伸長量受很多因素的影響，一定采用控制變量法研究其中一個量與伸長量的關系．