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1、2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 高考一轮高考一轮考点扫描考点扫描 真题剖析真题剖析逐一击破逐一击破 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 2021 年一轮考点扫描微专题年一轮考点扫描微专题 专题专题 2.6 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 目录 【考点扫描】.1 一实验原理与操作.1 二数据处理与误差分析.1 三实验拓展与创新.2 【典例分析】.2 【专题精练】.6 【考点扫描考点扫描】 一一实验原理与操作实验原理与操作 1如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相
2、等 2用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量 x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小 F，以横坐 标表示弹簧的伸长量 x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来， 根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系 3.实验操作中需要注意的三个问题 （1） 所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 （2） 每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一 些 （3） 测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误
3、差 二二数据处理与误差分析数据处理与误差分析 1实验操作中需要注意的三个问题 (1)坐标轴的标度要适中 (2)记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长 l0、总长 l 及弹簧伸长量的对应关系及单位 (3)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧 2误差分析 (1)系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差 (2)偶然误差： 弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据 作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直 线的两侧 三三实验拓展与创新实验拓展与创新 创新角度实验装置图
4、创新解读 实验方法创 新 1.弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响 2.改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩 量之间的大小关系 实验器材创 新 1.用橡皮筋代替弹簧做实验 2.拉力传感器显示的拉力 F 与橡皮筋的弹力并不相 等，仅为橡皮筋弹力在水平方向的分力 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 实验原理的 迁移 1.探究金属丝的劲度系数与直径的关系 2.分别测出两根弹簧的劲度系数 3.对计算出的劲度系数与直径对比分析，得出结论 【典例分析典例分析】 【例例 1】(2019-2020 学年学年广东茂名信宜中学高三上学期模拟广东茂名信宜中学高三上学期模拟) 如图甲所示，用铁架台
5、、弹簧和多个已知质 量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系 (1)为完成实验，还需要的实验器材有 _ (2)实验中需要测量的物理量有 _. (3)图乙是弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的 Fx 图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过 原点的原因是由于 _ (4)为完成该实验，设计的实验步骤如下： A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来； B记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度 l0； C将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3
6、 个、4 个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度， 并记录在表格内，然后取下钩码； E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 次函数； F解释函数表达式中常数的物理意义； G整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： _. 【答案】(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度)(3)200弹簧自身 重力(4)CBDAEFG 【解析】(1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺 (2)为了测量弹簧的形变量，实验中还应测量弹簧原长、弹簧所受外力与
7、对应的伸长量(或与对应的长度) (3)图线的斜率表示弹簧的劲度系数，则 k N/m200 N/m；图线不过原点说明没有力时 7 （40.5） 102 有了形变量，故说明弹簧有自身的重力存在 (4)实验中要先组装器材，即 CB，再进行实验，即 D，然后数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器， 即 AEFG.所以先后顺序为 CBDAEFG. 【方法技巧总结方法技巧总结】实验操作中两个注意问题实验操作中两个注意问题 (1)测弹簧长度时，一定要在弹簧和钩码静止后再测量，这样弹簧弹力与钩码的重力相等。 (2)所挂钩码不要过重，以免超出弹簧的弹性限度。 【例例 2】(2020安徽淮北一中模拟)在“探究弹力
8、和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中， 实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩 码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度 (1)某同学通过以上实验测量后把 6 组实验数据描点在坐标系图乙中，请作出 FL 图线 (2)由此图线可得出弹簧的原长 L0_cm，劲度系数 k_N/m. (3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据) 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 (4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于：_
9、； 缺点在于：_. 【答案】(1)如解析图所示(2)520(3)见解析 (4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差 【解析】(1)FL 图线如图所示 (2)图象的横截距表示弹力为零时的弹簧的长度，此时弹簧的长度为原长，所以弹簧的原长 L05 cm，图象 的斜率表示弹簧的劲度系数，故有 k N/m20 N/m. F x 1.6 0.08 (3)根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为： 钩码个数012345 弹力 F/N 弹簧长度 L/(102 m) (4)优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会
10、 造成实验误差 【规律总结规律总结】处理实验数据的处理实验数据的 2 种常用方法种常用方法 1列表分析法：将实验数据填入表格，分析列表中弹簧拉力 F 与对应弹簧的形变量 x 的关系，得出误差 范围内为常数的结论。 F x 2.图象分析法：(1)根据数据，描点作出 Fx 图象，如图所示。此图象是过坐标原点的一条直线，即 F 和 x 成正比关系。 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 (2)作图的规则： 要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使 所作出的图象几乎占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择。 作图线时，尽可
11、能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有 个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)。 要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义。 【例例 3】(2019云南昆明模拟)在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻 弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中： 伸长量 x/ (102 m) 2.004.006.008.0010.00 弹力 F/N1.502.934.555.987.50 (1)以 x 为横坐标、F 为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的
12、弹力与伸长量之间关系的 图线 (2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为_(保留三位有效数字) 【答案】 (1)见解析图(2)75.0 N/m 【解析】 (1)描点作图，如图 2021 年高考考点扫描 一轮复习备战高考 (2)根据解析(1)中图象，该直线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，图象的斜率表示弹簧的 劲度系数，k75.0 N/m. F x 【总结提升总结提升】本实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上 注重迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题 高考考情演变 装置时代化 求解智能化 (1)弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自 重的影响弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除
