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1、第二章 相互作用实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系编写：马清秀 审核：马清秀 2011.7.8【考情分析】 考试大纲 大纲解读实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 弹力和胡克定律是力学的重要基础，在弹簧中以弹簧在具体情景中的应用为主要考查内容，主要考查数据的处理和原理的理解，未来高考在本实验上的命题频率不会太高，难度也不会太大，有可能向原理的拓展方向发展【考点知识梳理】实验目的：1探究弹力与弹簧_的定量关系 2学会利用列表法、图像法、函数处理法处理实验数据实验原理：弹簧受力会发生形变，形变大小与_有关系沿弹簧方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧弹力与拉力在数值上_用悬挂法测量弹簧的弹力，正是应用了平衡时弹
2、簧弹力与所挂钩码重力相等的关系弹簧长度可用_直接测出，伸长量可由_减去弹簧原长得到，这样就可以研究弹簧的弹力和伸长量之间的定量关系 实验器材：弹簧、_、铁架台、钩码若干、坐标纸 【考点知识解读】一、实验步骤1将弹簧的一端固定在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧的自然伸长状态下的长度lo，即弹簧的原长 2如图2-4-1所示，在弹簧下挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入设计的表格中 图2-4-13改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧的长度，记录m2、m3、m4、m5和相对应的l2 、l3、l4，l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4和x5 钩码个数长度伸
3、长量弹力F0lo=001l1=x1= l1loF1=2l2=x2= l2loF2=3l3=x3= l3loF3=4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，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线 5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 6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 二、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些，从而使坐标上描的点尽可能距离远些，这样作出的图像更精确 3测量弹簧长度时，一
4、定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，减小误差 4描点画线时，所描的点不一定都落在一条线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 5记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位 三、误差分析1钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差 2画图时描点及连线不准确也会带来误差 【例题1】以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验下列实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是： A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（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，其下端在刻度尺上的刻度L0C将铁架台固定于桌子上，并将弹
5、簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D依次在弹簧下端挂上1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E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式【例题2】几个同学合作如图2-4-3所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g=9.8m/s2）钩码质量m/g0306090120150标尺刻x/102m6.007.158.349.481
6、0.6411.79图2-4-3x/10-2 mm/g30121060901201508460图2-4-4（1）根据所测数据，在图2-4-4所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线 （2）作出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是 ；这种规格弹簧的劲度系数k= N/m（保留三位有效数字） 【限时检测】1如图实17甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象(如图乙)则下列判断正确的是 图实17A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧
7、的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变2. 某同学在做“研究弹簧的形变与外力的关系”实验时，将一轻弹簧竖直悬挂并让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图实18所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为_ cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.3做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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，描出各组数据(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在刻度尺上的刻度L0；C将铁架台固定于
8、桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D依次在弹簧下端挂上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；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：_.4用如图实19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
9、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_ cm.517世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：A有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比B他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设C通过实验取得如下数据：长度 拉力
10、伸长直径250 N500 N750 N1000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm D同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是_、_.(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正_.(3)求出这种线材的伸长量x与拉力F以及线材的长度L、截面积S之间的定量关系式第二章 相互作用实验三 验证力的平行四边形定则编写
11、：朱建军 审核：马清秀 2011.7.9【考情分析】 考试大纲 大纲解读实验三：验证力的平行四边形定则本实验在高考的命题出现频率不高， 高考中主要考查实验原理，用平行四边行定则来解决力的合成与分解问题【考点知识梳理】实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 实验原理：一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条_，所以F就是这两个力F1和F2的_，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和F的_是否相同；若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循_ 实验器材：方木板，白纸，弹簧测力计（两只），橡皮条，细绳套（两个），三角板
12、，_，图钉（几个）【考点知识解读】一、实验步骤1在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上 2用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端 图2-5-13用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图2-5-1所示） 4用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数在白纸上按比例作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力F 5只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向按同
13、样的比例用刻度尺从O点起作出这个弹簧测力计的拉力F的图示 6比较F与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等 7改变两个分力F1和F2的大小和夹角；再重复实验两次,比较每次的F与F 是否在实验误差允许的范围内相等 二、操作技巧和注意事项1正确使用弹簧测力计：（1）弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉，若两只弹簧测力计在对拉的过程中，读数相等，则可选；若读数不同，应另换；（2）弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用；（3）使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正调零；（4）被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦；（5）读数时应正对、平视刻度 2实验注意事项：（1）同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变；（2）用弹簧测力计测拉力时，应使拉力沿弹簧测力计的轴线方向，橡皮条、弹簧测力计和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内 （3）细绳套应适当长一些，便于确定力的方向；（4）在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要适当选取标度，使所做力的图示稍大些 三、误差分析1本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还出现读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边一定要平行；
