《高考物理一轮复习 第2章 相互作用 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第2章 相互作用 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt（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实验二探究弹力和弹簧伸长的关系注意事项注意事项1.安装实验装置：安装实验装置：要保持刻度尺要保持刻度尺竖竖直并靠近直并靠近弹弹簧。簧。2.不不要要超超过过弹弹性性限限度度：实实验验中中弹弹簧簧下下端端挂挂的的钩钩码码不不要要太太多多，以以免免超超过弹过弹簧的簧的弹弹性限度。性限度。3.尽量多测几组数据：尽量多测几组数据：要使用要使用轻质弹轻质弹簧，且要尽量多簧，且要尽量多测测几几组组数据。数据。4.观察所描点的走向：观察所描点的走向：不要画折不要画折线线。5.统统一一单单位位：记记录录数数据据时时要要注注意意弹弹力力及及弹弹簧簧伸伸长长量量的的对对应应关关系系及
2、及单单位。位。误差分析误差分析1.钩码标值钩码标值不准确，不准确，弹弹簧簧长长度度测测量不准确量不准确带带来来误误差。差。2.画画图时图时描点及描点及连线连线不准确也会不准确也会带带来来误误差。差。热点一实验原理与实验操作热点一实验原理与实验操作【例【例1】如如图图1甲所示，用甲所示，用铁铁架台、架台、弹弹簧和多个已知簧和多个已知质质量且量且质质量量相等的相等的钩码钩码探究在探究在弹弹性限度内性限度内弹弹簧簧弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系。量的关系。图图1(1)为为完成完成实验实验，还还需要的需要的实验实验器材有：器材有：_。(2)实验实验中需要中需要测测量的物理量有：量的物理量有：_。
3、(3)图图乙乙是是弹弹簧簧弹弹力力F与与弹弹簧簧伸伸长长量量x的的Fx图图线线，由由此此可可求求出出弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_N/m。图图线线不不过过原原点点的的原原因因是是由由于于_。(4)为为完成完成该实验该实验，设计设计的的实验实验步步骤骤如下：如下：A.以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为横横坐坐标标，以以弹弹力力为为纵纵坐坐标标，描描出出各各组组(x，F)对对应应的点，并用平滑的曲的点，并用平滑的曲线连线连接起来；接起来；B.记记下下弹弹簧不挂簧不挂钩码时钩码时其下端在刻度尺上的刻度其下端在刻度尺上的刻度l0；C.将将铁铁架架台台固固定定于于桌桌子子上上，并并将将弹弹簧簧的的一一端端
4、系系于于横横梁梁上上，在在弹弹簧簧附近附近竖竖直固定一把刻度尺；直固定一把刻度尺；D.依依次次在在弹弹簧簧下下端端挂挂上上1个个、2个个、3个个、4个个钩钩码码，并并分分别别记记下下钩钩码码静静止止时时弹弹簧簧下下端端所所对对应应的的刻刻度度，并并记记录录在在表表格格内内，然然后后取下取下钩码钩码；E.以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为自自变变量量，写写出出弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系式式。首先首先尝试尝试写成一次函数，如果不行，写成一次函数，如果不行，则则考考虑虑二次函数；二次函数；F.解解释释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义义；G.整理整理仪仪器。器。请请将以上
5、步将以上步骤骤按操作的先后按操作的先后顺顺序排列出来：序排列出来：_。解解析析(1)根根据据实实验验原原理理可可知知还还需需要要刻刻度度尺尺来来测测量量弹弹簧簧原原长长和和形形变变量量；(2)根根据据实实验验原原理理，实实验验中中需需要要测测量量的的物物理理量量有有弹弹簧簧的的原原长长、弹弹簧簧挂挂不不同同个个数数的的钩钩码码时时所所对对应应的的伸伸长长量量(或或对对应应的的弹弹簧簧长长度度)；(3)取取图图象象中中(0.5，0)和和(3.5，6)两两个个点点，代代入入Fkx可可得得k200 N/m，由由于于弹弹簧簧自自重重的的原原因因，使使得得弹弹簧簧不不加加外外力力时时就就有有形形变变量。
6、量。(4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG。答案答案(1)刻度尺刻度尺(2)弹弹簧原簧原长长、弹弹簧挂不同个数的簧挂不同个数的钩码时钩码时所所对应对应的伸的伸长长量量(或或对应对应的的弹弹簧簧长长度度)(3)200弹弹簧自身存在重力簧自身存在重力(4)CBDAEFG特别提醒特别提醒(1)实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。(2)作作图图象象时时，不不要要连连成成“折折线线”，而而应应尽尽量量让让坐坐标标点点落落在在直直线线上上或均匀分布在两侧。或均匀分布在两侧。【变式训练】【变式训练】1.(1
7、)在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系”的的实实验验中中，以以下下说说法法正确的是正确的是()A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B.用用悬悬挂挂钩钩码码的的方方法法给给弹弹簧簧施施加加拉拉力力，应应保保证证弹弹簧簧位位于于竖竖直直位置且处于平衡状态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用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D.用用几几个个不不同同的的弹弹簧簧，分分别别测测出出几几组组拉拉力力与与伸伸长长量量，得得出出拉拉力与伸长量之比相等力与伸长量之比相等(2)某某同同学学做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量
8、量的的关关系系”的的实实验验，他他先先把把弹弹簧簧平平放放在在桌桌面面上上使使其其自自然然伸伸长长，用用直直尺尺测测出出弹弹簧簧的的原原长长L0，再再把把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂起起来来，挂挂上上钩钩码码后后测测出出弹弹簧簧伸伸长长后后的的长长度度L，把把LL0作作为为弹弹簧簧的的伸伸长长量量x，这这样样操操作作，由由于于弹弹簧簧自自身身重重力力的的影影响响，最最后后画出的画出的图线图线可能是下列可能是下列选项选项中的中的()解解析析(1)实实验验中中应应以以所所研研究究的的一一根根弹弹簧簧为为实实验验对对象象，在在弹弹性性限限度度内内通通过过增增减减钩钩码码的的数数目目来来改改变变对对弹弹簧
9、簧的的拉拉力力，以以探探究究弹弹力力和和弹簧伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选弹簧伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B。(2)由由于于考考虑虑到到弹弹簧簧自自身身重重力力的的影影响响，当当不不挂挂钩钩码码时时，弹弹簧簧的的伸伸长量长量x0所以选所以选C。答案答案(1)AB(2)C热点二数据处理及误差分析热点二数据处理及误差分析【例【例2】(2014新课标全国卷新课标全国卷，23)某某实验实验小小组组探究探究弹弹簧的簧的劲劲度度系数系数k与其与其长长度度(圈数圈数)的关系。的关系。实验实验装置如装置如图图2所示：一均匀所示：一均匀长弹长弹簧簧竖竖直直悬悬挂，挂，7个指个指针针P0
10、、P1、P2、P3、P4、P5、P6分分别别固定在固定在弹弹簧上距簧上距悬悬点点0、10、20、30、40、50、60圈圈处处；通；通过过旁旁边竖边竖直直放置的刻度尺，可以放置的刻度尺，可以读读出指出指针针的位置，的位置，P0指向指向0刻度。刻度。设弹设弹簧下簧下端未挂重物端未挂重物时时，各指，各指针针的位置的位置记为记为x0; 挂有挂有质质量量为为0.100 kg的砝的砝码时码时，各指，各指针针的位置的位置记为记为x。测测量量结结果及部分果及部分计计算算结结果如下表所果如下表所示示(n为弹为弹簧的圈数，取重力加速度簧的圈数，取重力加速度为为9.80 m/s2)。已知。已知实验实验所用所用弹弹
11、簧簧总总圈数圈数为为60，整个，整个弹弹簧的自由簧的自由长长度度为为11.88 cm。图图2(1)将表中数据将表中数据补补充完整：充完整：_，_。图图3(3)图图3中中画画出出的的直直线线可可近近似似认认为为通通过过原原点点。若若从从实实验验中中所所用用的的弹弹簧簧截截取取圈圈数数为为n的的一一段段弹弹簧簧，该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k与与其其圈圈数数n的的关关系系的的表表达达式式为为k_N/m；该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k与与其其自自由由长长度度l0(单单位位为为m)的关系的表达式的关系的表达式为为k_N/m。【变式训练】【变式训练】2.2015福福建建理理综综，19(1)某某同
12、同学学做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系”的的实验实验。图图4甲是不挂甲是不挂钩码时弹钩码时弹簧下端指簧下端指针针所指的所指的标标尺刻度，其示数尺刻度，其示数为为7.73 cm；图图乙是在乙是在弹弹簧下端簧下端悬悬挂挂钩码钩码后指后指针针所指的所指的标标尺刻度，尺刻度，此此时弹时弹簧的伸簧的伸长长量量l为为_cm；图图4本本实实验验通通过过在在弹弹簧簧下下端端悬悬挂挂钩钩码码的的方方法法来来改改变变弹弹簧簧的的弹弹力力，关关于于此此操操作作，下下列列选选项项中中规规范范的的做做法法是是_；(填填选选项项前前的的字母字母)A.逐逐一一增增挂挂钩钩码码，记记下下每每增增加加
13、一一只只钩钩码码后后指指针针所所指指的的标标尺尺刻刻度度和和对应对应的的钩码总钩码总重重B.随随意意增增减减钩钩码码，记记下下增增减减钩钩码码后后指指针针所所指指的的标标尺尺刻刻度度和和对对应应的的钩码总钩码总重重图图丙是丙是该该同学描同学描绘绘的的弹弹簧的伸簧的伸长长量量l与与弹弹力力F的关系的关系图线图线，图线图线的的AB段明段明显显偏离直偏离直线线OA，造成，造成这这种种现现象的主要原因是象的主要原因是_。解解析析由由题题图图乙乙知知，读读数数为为14.66 cm，所所以以弹弹簧簧伸伸长长量量l(14.667.73)cm6.93 cm。若若随随意意增增减减砝砝码码，作作图图不不方方便便，
14、有有可可能能会会超超出出弹弹簧簧的的弹弹性性限限度度，所所以以应应逐逐一一增增挂挂钩钩码码，选选项项A正正确确。由由题题图图丙丙知知AB段段弹弹簧簧伸伸长长量量与与弹弹力力不不成成线线性性关关系系，是是因因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。为钩码重力超过弹簧的弹性限度。答案答案6.93A钩码钩码重力超重力超过弹过弹簧的簧的弹弹性限度性限度热点三实验的改进与创新热点三实验的改进与创新以以本本实实验验为为背背景景，通通过过改改变变实实验验条条件件、实实验验仪仪器器设设置置题题目目，不不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。1.将弹簧水平放置
15、或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实验。消除了弹簧自重的影响。验。消除了弹簧自重的影响。2.弹弹簧的簧的弹弹力直接由力力直接由力传传感器感器测测得得【例例3】用用如如图图5甲甲所所示示的的实实验验装装置置研研究究弹弹簧簧的的弹弹力力与与形形变变量量之之间间的的关关系系。轻轻弹弹簧簧上上端端固固定定一一个个力力传传感感器器，然然后后固固定定在在铁铁架架台台上上，当当用用手手向向下下拉拉伸伸弹弹簧簧时时，弹弹簧簧的的弹弹力力可可从从传传感感器器读读出出。用用刻刻度度尺尺可可以以测测量量弹弹簧簧原原长长和和伸伸长长后后的的长长度度，从从而而确
16、确定定伸伸长长量量。测测量数据如表格所示：量数据如表格所示：甲甲伸伸长长量量x/102 m2.004.006.008.0010.00弹弹力力F/N1.502.934.555.987.50(1)以以x为为横坐横坐标标，F为纵为纵坐坐标标，在，在图图乙的坐乙的坐标纸标纸上描上描绘绘出能出能够够正确正确反反应弹应弹力与伸力与伸长长量关系的量关系的图线图线。乙乙图图5(2)由由图线图线求得求得该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为_(保留两位有效数字保留两位有效数字)。解解析析横横轴轴表表示示伸伸长长量量x，纵纵轴轴表表示示弹弹力力F，按按照照表表格格数数据据，描描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧
17、劲度系数。点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数。答案答案(1)如如图图(2)75 N/m【变式训练】【变式训练】3.(2016陕西延安质检陕西延安质检)用如用如图图6所示的装置所示的装置测测定定弹弹簧的簧的劲劲度系数，度系数，被被测弹测弹簧一端固定于簧一端固定于A点，另一端点，另一端B用用细绳绕过细绳绕过定滑定滑轮轮挂挂钩码钩码，旁旁边竖边竖直固定一最小刻度直固定一最小刻度为为mm的刻度尺，当挂两个的刻度尺，当挂两个钩码时钩码时，绳绳上一定点上一定点P对应对应刻度如刻度如图图乙中乙中ab虚虚线线所示，再增加一个所示，再增加一个钩码钩码后，后，P点点对应对应刻度如刻度如图图乙中乙中cd
18、虚虚线线所示，已知每个所示，已知每个钩码质钩码质量量为为50 g，重力加速度，重力加速度g9.8 m/s2，则则被被测弹测弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为_ N/m。挂三个。挂三个钩码时弹钩码时弹簧的形簧的形变变量量为为_cm。图图6答案答案702.101.2015四四川川理理综综，8(1)某某同同学学在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长的的关关系系”时时，安安装装好好实实验验装装置置，让让刻刻度度尺尺零零刻刻度度与与弹弹簧簧上上端端平平齐齐，在在弹弹簧簧下下端端挂挂1个个钩钩码码，静静止止时时弹弹簧簧长长度度为为l1，如如图图7甲甲所所示示，图图乙乙是是此此时时固固定定在在弹弹簧簧挂挂钩
19、钩上上的的指指针针在在刻刻度度尺尺(最最小小分分度度是是1毫毫米米)上上位位置置的的放放大大图图，示示数数l1_ cm。在在弹弹簧簧下下端端分分别别挂挂2个个、3个个、4个个、5个个相相同同钩钩码码，静静止止时时弹弹簧簧长长度度分分别别是是l2、l3、l4、l5。已已知知每每个个钩钩码码质质量量是是50 g，挂挂2个个钩钩码码时时，弹弹簧簧弹弹力力F2_N(当当地地重重力力加加速速度度g9.8 m/s2)。要要得得到到弹弹簧簧伸伸长长量量x，还还需需要要测测量量的的是是_，作作出出Fx曲曲线线，得得到到弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系。系。图图7解解析析刻刻度度尺尺示示数数为为25.
20、85 cm，注注意意估估读读。挂挂2个个钩钩码码时时，弹弹簧簧弹弹力力等等于于此此时时钩钩码码的的重重力力，即即F2mg0.98 N。由由于于伸伸长长量量等等于于弹弹簧的长度减去原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长。簧的长度减去原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长。答案答案25.850.98弹弹簧原簧原长长2.(2014浙浙江江理理综综，21)在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长的的关关系系”时时，某某同同学把两根学把两根弹弹簧如簧如图图8甲甲连连接起来接起来进进行探究。行探究。图图8(1)某次某次测测量如量如图图乙所示，指乙所示，指针针示数示数为为_cm。(2)在在弹弹性限
21、度内，将性限度内，将50 g的的钩码钩码逐个挂在逐个挂在弹弹簧下端，得到指簧下端，得到指针针A、B的示数的示数LA和和LB如表。用表中数据如表。用表中数据计计算算弹弹簧簧的的劲劲度系数度系数为为_ N/m(重力加速度重力加速度g10 m/s2)。由表中数据。由表中数据_(填填“能能”或或“不能不能”)计计算出算出弹弹簧簧的的劲劲度系数。度系数。钩码钩码数数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36答案答案(1)15.9516.05(2)12.212.8能能3.某同学探究某同学探究弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系。量的关系。(
22、1)将将弹弹簧簧悬悬挂挂在在铁铁架架台台上上，将将刻刻度度尺尺固固定定在在弹弹簧簧一一侧侧。弹弹簧簧轴轴线线和刻度尺都和刻度尺都应应在在_方向方向(填填“水平水平”或或“竖竖直直”)。(2)弹弹簧自然簧自然悬悬挂，待挂，待弹弹簧簧_时时，长长度度记为记为L0；弹弹簧下端簧下端挂上砝挂上砝码盘时码盘时，长长度度记为记为Lx；在砝；在砝码盘码盘中每次增加中每次增加10 g砝砝码码，弹弹簧簧长长度依次度依次记为记为L1至至L6。数据如下表：。数据如下表：代表符号代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数数值值(cm)25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 3
23、9.30表中有一个数表中有一个数值记录值记录不不规规范，代表符号范，代表符号为为_。由表可知。由表可知所用刻度尺的最小分度所用刻度尺的最小分度为为_。(3)图图9是是该该同同学学根根据据表表中中数数据据作作的的图图，纵纵轴轴是是砝砝码码的的质质量量，横横轴轴是是弹弹簧簧长长度与度与_的差的差值值(填填“L0”或或“Lx”)。图图9(4)由由图图可知可知弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为_N/m；通；通过图过图和表可知砝和表可知砝码盘码盘的的质质量量为为_g。(结结果保留两位有效数字，重力加速度果保留两位有效数字，重力加速度取取9.8 m/s2)解解析析(1)为为保保证证弹弹簧簧的的形形变变只只由
24、由砝砝码码和和砝砝码码盘盘的的重重力力引引起起，所所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。(2)弹弹簧簧静静止止时时，记记录录原原长长L0；表表中中的的数数据据L3与与其其他他数数据据有有效效数数字字位位数数不不同同，所所以以数数据据L3不不规规范范，标标准准数数据据应应读读至至厘厘米米位位的的后后两两位位，最最后后一一位位应应为为估估计计值值，精精确确至至mm位位，所所以以刻刻度度尺尺的的最最小分度为小分度为1 mm。(3)由题图知所挂砝码质量为由题图知所挂砝码质量为0时，时，x为为0，所以所以xLLx。答案答案(1)竖直竖直(2)静止静止L31 mm(3)Lx(4)4.910
