某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
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P1 |
P2 |
P3 |
P4 |
P5 |
P6 |
x0 (cm) |
2.04 |
4.06 |
6.06 |
8.05 |
10.03 |
12.01 |
x(cm) |
2.64 |
5.26 |
7.81 |
10.30 |
12.93 |
15.41 |
n |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
k(N/m) |
163 |
① |
56.0 |
43.6 |
33.8 |
28.8 |
1/k(m/N) |
0.0061 |
② |
0.0179 |
0.0229 |
0.0296 |
0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:① ,②;
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象;
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= ③ N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k= ④ N/m.