《2017年高考物理一轮复习课件 实验（2）探究弹力和弹簧伸长的关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考物理一轮复习课件 实验（2）探究弹力和弹簧伸长的关系（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 注意事项 要保持刻度尺竖直并靠近弹簧 。 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多 ， 以免超过弹簧的弹性限度 。 要使用轻质弹簧 ， 且要尽量多测几组数据 。 不要画折线 。 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 。 误差分析 弹簧长度测量不准确带来误差 。 热点一 实验原理与实验操作 【例 1】 如图 1甲所示，用铁架台、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。 图 1 (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 由此可求出弹簧的劲度系数为 _N/
2、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： 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； 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； 个 、 2个 、 3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； 写出弹力与弹簧伸长量的关系式 。首先尝试写成一次函数 ， 如果不行 ， 则考虑二次函数； 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： _。 解析 (1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量； (2)根据实验原理 ， 实验中需要测量的物理量
3、有弹簧的原长 、 弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量 (或对应的弹簧长度 )； (3)取图象中 (0)和 (6)两个点 ， 代入 F k200 N/m， 由于弹簧自重的原因 ， 使得弹簧不加外力时就有形变量 。 (4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为 答案 (1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量 (或对应的弹簧长度 ) (3)200 弹簧自身存在重力 (4)别提醒 (1)实验中不能挂过多的钩码 ， 使弹簧超过弹性限度 。 (2)作图象时 ， 不要连成 “ 折线 ” ， 而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧 。 【 变式训练 】 1.(1)在 “ 探究弹力和
4、弹簧伸长量的关系 ” 的实验中 ， 以下说法正确的是 ( ) 不能超出它的弹性限度 应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 分别测出几组拉力与伸长量 ， 得出拉力与伸长量之比相等 (2)某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验 ， 他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长 ， 用直尺测出弹簧的原长 再把弹簧竖直悬挂起来 ， 挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度 L， 把 Lx， 这样操作 ， 由于弹簧自身重力的影响 ， 最后画出的图线可能是下列选项中的 ( ) 解析 (1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象 ， 在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力 ， 以探究弹力和弹簧伸长量的关系
5、 ， 并且拉力和重力平衡 ， 所以选 A、 B。 (2)由于考虑到弹簧自身重力的影响 ， 当不挂钩码时 ， 弹簧的伸长量 x 0所以选 C。 答案 (1)2)C 热点二 数据处理及误差分析 【例 2】 (2014新课标全国卷 ， 23)某实验小组探究弹簧的劲度系数 圈数 )的关系。实验装置如图 2所示：一均匀长弹簧竖直悬挂， 7个指针 、 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， 刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为 挂有质量为 指针的位置记为 x。测量结果及部分计算结果如下表所示 (重力加速度为 m/已知实验所用弹簧总圈数为 6
6、0，整个弹簧的自由长度为 图 2 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 x 0 (c m ) x (c m ) n 10 20 30 40 50 60 k (N / m ) 163 1k( m /N) 0 (1)将表中数据补充完整： _， _。 (2) 以 n 为横坐标，1图 3 给出的坐标纸上画出1k 图 3 (3)图 3中画出的直线可近似认为通过原点 。 若从实验中所用的弹簧截取圈数为 该弹簧的劲度系数 k _N/m；该弹簧的劲度系数 位为 m)的关系的表达式为 k _N/m。 解析 (1) 由胡克定律有 k 10 2 N/m ，故有1k 2 m/ N 。 (2) 作图过程略，图
7、见答案。 (3) 因1k n 图线是一条过原点的直线， 10 4m/N ，故有1k 10 4 n ，即 k 103nN/m ，由表中 n 与 n 与原长 n 500 k 103500 m m 。 答案 (1) (2)1k n 图象如图所示。 (3) 103n( 103n 103 ( 之间均可 ) 【 变式训练 】 2.2015福建理综 ， 19(1)某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验 。 图 4甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量 _ 图 4 本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力 ，关于此操作 ，
8、 下列选项中规范的做法是 _； (填选项前的字母 ) 记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 的关系图线，图线的 A，造成这种现象的主要原因是_。 解析 由题图乙知 ， 读数为 所以弹簧伸长量 l( 若随意增减砝码 ， 作图不方便 ，有可能会超出弹簧的弹性限度 ， 所以应逐一增挂钩码 ， 选项 由题图丙知 是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度 。 答案 A 钩码重力超过弹簧的弹性限度 热点三 实验的改进与创新 以本实验为背景 ， 通过改变实验条件 、 实验仪器设置题目 ， 不脱离教材而又不拘泥教材 ，
9、 体现开放性 、 探究性等特点 。 水平方向做实验。消除了弹簧自重的影响。 【 例 3】 用如图 5甲所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系 。 轻弹簧上端固定一个力传感器 ， 然后固定在铁架台上 ， 当用手向下拉伸弹簧时 ， 弹簧的弹力可从传感器读出 。 用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度 ， 从而确定伸长量 。测量数据如表格所示： 甲 伸长量 x/10 2 m 力 F/N 1)以 图乙的坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系的图线。 乙 图 5 (2)由图线求得该弹簧的劲度系数为 _(保留两位有效数字 )。 解析 横轴表示伸长量 x， 纵轴表示弹力 F， 按照表格数据 ，
10、描点画图 ， 得到一条直线 ， 图象斜率代表弹簧劲度系数 。 答案 (1)如图 (2)75 N/m 【 变式训练 】 3.(2016陕西延安质检 )用如图 6所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于 一端 边竖直固定一最小刻度为 挂两个钩码时，绳上一定点 增加一个钩码后， 知每个钩码质量为50 g，重力加速度 g 9.8 m/被测弹簧的劲度系数为_ N/m。挂三个钩码时弹簧的形变量为 _ 图 6 解析 由图可知，当钩码增加 1 个时，弹力增大 弹簧的长度伸长量增加 则由平衡关系可知， 解得劲度系数k 70 N/m ；对 3 个钩码由 3 ；解得： x 1 答案 70 .2015四川理综 ， 8(1)某同学在 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系 ”时 ， 安装好实验装置 ， 让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐 ， 在弹簧下端挂 1个钩码 ， 静止时弹簧长度为 如图 7甲所示 ， 图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺 (最小分度是 1毫米 )上位置的放大图 ， 示数 _ 在弹簧下端分别挂 2个 、3个 、 4个 、 5个相同钩码 ， 静止时弹簧长度分别是 知每个钩码质量是 50 g， 挂 2个钩码时 ， 弹簧弹力 _N(当地重力加速度 g 9.8 m/ 要得到弹簧伸长量 x，还需要测量的是 _， 作出 F 得到弹力与弹簧伸长量的关系 。
