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1、实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,实验目的 1探究弹力和弹簧伸长的定量关系 2学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系,实验原理 1弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的(注：弹簧质量不计) 2用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 3弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系即寻求Fkx的关系,实验器材 弹簧
2、、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸 实验步骤 1.如图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直,2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长. 3在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力) 4改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在下列表格中 记录表：弹簧原长l0_cm.,数据处理 1以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图连接各点，得
3、出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线 2以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数 3得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义,误差分析 1钩码标值不准确造成系统误差 2弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差,注意事项 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 2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确 3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差 4描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧
4、5记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.,拓展创新 本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响： 1一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的横杆，在水平方向做实验 2另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度,3利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，计算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图甲、乙所示)，分析图象得出结论,考点1 对注意事项和图象的考查 (1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( ) A弹
5、簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D用几个不同的弹簧，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L0，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LL0作为弹簧的伸长量x，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图中的( ),【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，以探索弹力和弹
6、簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B. (2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C. 【答案】 (1)AB (2)C,考点2 对实验原理和数据处理的考查 (2012高考广东卷)某同学探究弹力和弹簧伸长的关系. (1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在_方向(填“水平”或“竖直”) (2)弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：,表中有一个数值记录不规范，代表符号为_由表可知所用刻度尺的最小分度为_ (3)如图是该
7、同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0”或“Lx”) (4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2),【答案】 (1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx (4)4.9 10,【范例】 (2013天水一中高三模拟)用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为
8、50 g，重力加速度g9.8 m/s2，则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_cm.,【答案】 70 2.10 【名师点评】 本实验的创新之处在于改弹簧竖直悬挂为水平放置，从而避免了弹簧自身重力对实验结果的影响，但细绳与滑轮处的摩擦会造成实验误差增大,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,实验三 验证力的平行四边形定则,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,实验目的 1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则 2培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力 实验原理 等效思想：使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是
9、使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为F1和F2的合力，作出力F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F、F在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同,实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉、铅笔 实验步骤 1用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上 2用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套,3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套， 互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长 到某一位置O.用铅笔描下O点的位置 和两条细绳套的方向，并记录弹簧测 力计的读数注意在使用弹簧测力计的时候，要使它的
10、弹簧与木板平面平行 4用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示,5只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O.读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示 6比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内看它们是否相等 7改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验,误差分析 1弹簧测力计本身的误差 2读数误差和作图误差 3两分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作
11、图得出的合力F的误差F也越大,注意事项 1.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同. 2用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在6090之间为宜 3读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些,4细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向 5在同一次实验中，画力的图示
12、所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些,拓展创新 1拉力在水平面内改为在竖直平面内做实验，更容易使弹簧拉力在同一平面内 2弹簧测力计用力传感器取代，可避免摩擦的影响，使读数更方便、精确,考点1 对实验原理和实验步骤的考查 (2013长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图,(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是_ (2)本实验采用的科学方法是_ A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法,(3)实验时
13、，主要的步骤是： A在桌上放一块方木块，在方木块上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； C用两个弹簧测力计分别套住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数； D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；,E只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示 F比较F和F的大小和方向,看它们是否相同，得出结论 上述步骤中
14、：有重要遗漏的步骤的序号是_和_； 遗漏的内容分别是_和_,【解析】 (1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F. (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确 (3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E. 在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.,【答案】 (1)F (2)B (3)C E C中应加上“记下两条细绳的方向” E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”,考点2 对
15、实验数据处理的考查 (2013包头一中高三月考)将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直,如图甲所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出,甲 乙 (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_ N和_ N. (2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力,【解析】 (1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50 N和4.00 N. (2)取一个小方格的边长表示0.50 N，作出两个力及它们的合力如图所示 【答案】 (1)2.50 4.00 (2)见解析,【范例】 如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3 m的杆将细绳连接在杆右端O点构成支架保持杆在水平方向，按如下步骤操作：,
