高考物理总复习 第二章 相互作用 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 注意事项1 安装实验装置 要保持刻度尺竖直并靠近弹簧 2 不要超过弹性限度 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 3 尽量多测几组数据 要使用轻质弹簧 且要尽量多测几组数据 4 观察所描点的走向 不要画折线 5 统一单位 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 热点一教材原型实验 例1 2017 蚌埠模拟 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实验 图1 1 实验中还需要的测量工具有 2 如图乙所示 根据实验数据绘图 纵轴是钩码质量m 横轴是弹簧的形变量x 由图可知 图线不通过原点的原因是 弹簧的劲度系数k n m 计算结果保留2位有效数字 重力加速度g取9 8m s2 3 如图丙所示 实验中用两根不同的弹簧a和b 画出弹簧弹力f与弹簧长度l的f l图象 下列说法正确的是 a a的原长比b的长b a的劲度系数比b的大c a的劲度系数比b的小d 弹力与弹簧长度成正比 解析 1 实验需要测量弹簧伸长的长度 故需要毫米刻度尺 3 在图象中横截距表示弹簧的原长 故b的原长比a的长 选项a错误 在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k 故a的劲度系数比b的大 选项b正确 c错误 弹簧的弹力满足胡克定律 弹力与弹簧的形变量成正比 故选项d错误 答案 1 毫米刻度尺 2 弹簧有重力4 9 3 b 变式训练1 2017 南岸区模拟 某同学在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 时 将轻质弹簧竖直悬挂 弹簧下端挂一个小盘 在小盘中增添砝码 改变弹簧的弹力 通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x 实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示 g取10m s2 回答下列问题 1 某次测量如图2甲所示 指针指示的刻度值为 cm 刻度尺单位为cm 2 从图乙可求得该弹簧的劲度系数为 n m 结果保留两位有效数字 图2 3 另一同学在做该实验时有下列做法 其中正确的是 a 实验中未考虑小盘的重力b 刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐c 读取指针指示的刻度值时 选择弹簧指针上下运动最快的位置读取d 在利用x m图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据 解析 1 刻度尺的最小分度为0 1cm 故读数为18 00cm 3 本实验中可采用图象进行处理 故小盘的重力可以不考虑 故选项a正确 读数时刻度尺的零刻度应与弹簧上端对齐 才能准确测量 故选项b错误 在读指针的示数时 应让弹簧指针静止之后再读取 故选项c错误 当拉力超过弹性限度时 将变成曲线 不再符合胡克定律 故应舍去 故选项d正确 答案 1 18 00 2 0 30 3 ad 实验数据处理的三种方法 1 图象法 根据测量数据 在建好直角坐标系的坐标纸上描点 以弹簧的弹力f为纵轴 弹簧的伸长量x为横轴 根据描点的情况 作出一条经过原点的直线 2 列表法 将实验数据填入表中 研究测量的数据 可发现在实验误差允许的范围内 弹力与弹簧伸长量的比值是一常数 3 函数法 根据实验数据 找出弹力与弹簧伸长量的函数关系 热点二实验拓展创新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 例2 用如图3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 图3 1 以x为横坐标 f为纵坐标 在图4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 2 由图线求得该弹簧的劲度系数为 保留两位有效数字 图4 解析横轴表示伸长量x 纵轴表示弹力f 按照表格数据 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 75n m 74 76n m均正确 变式训练2 2017 商丘模拟 1 某次研究弹簧所受弹力f与弹簧长度l关系实验时 得到如图5a所示的f l图象 由图象可知 弹簧原长l0 cm 求得弹簧的劲度系数k n m 图5 2 按如图b的方式挂上钩码 已知每个钩码重g 1n 使 1 中研究的弹簧压缩 稳定后指针指示如图b 则指针所指刻度尺示数为 cm 由此可推测图b中所挂钩码的个数为 个 解析 1 由胡克定律f k l l0 结合题图a中数据得l0 3 0cm k 200n m 2 由题图b知指针所示刻度为1 50cm 由f k l0 l 可求得此时弹力为f 3n 故所挂钩码的个数为3个 答案 1 3 0200 2 1 503 1 2017 南昌模拟 某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中 按示意图6所示安装好实验装置 让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐 在弹簧上安装可移动的轻质指针p 实验时的主要步骤是 图6 将指针p移到刻度尺l01 5 00cm处 在弹簧挂钩上挂上200g的钩码 静止时读出指针所指刻度并记录下来 取下钩码 将指针p移到刻度尺l02 10 00cm处 在弹簧挂钩上挂上250g的钩码 静止时读出指针所指刻度并记录下来 取下钩码 将指针p移到刻度尺l03 15 00cm处 在弹簧挂钩上挂上50g的钩码 静止时读出指针所指刻度并记录下来 重复 步骤 在每次重复 时 都将指针p下移5 00cm 同时保持挂钩上挂的钩码质量不变 将实验所得数据记录 列表如下 根据实验步骤和列表数据 回答下列问题 1 重力加速度g取10m s2 在实验步骤 中 弹簧的原长为15 00cm时 其劲度系数为 n m 2 同一根弹簧的原长越长 弹簧的劲度系数 弹簧处在弹性限度内 a 不变b 越大c 越小 解析 1 弹簧的原长为l03 15 00cm时 挂钩上钩码的质量为m3 50g 所受拉力f3 m3g 0 5n 弹簧长度l3 16 67cm 弹簧伸长 x3 l3 l03 1 67cm 根据胡克定律 f3 k3 x3 解得k3 30n m 2 弹簧的原长为l05 25 00cm时 挂钩上钩码的质量为m5 50g 所受拉力f5 m5g 0 5n 弹簧长度l5 30 56cm 弹簧伸长 x5 l5 l05 5 56cm 根据胡克定律 f5 k5 x5 解得k5 9n m 由此可知 同一根弹簧的原长越长 弹簧的劲度系数越小 选项c正确 答案 1 30 2 c 2 图7甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景 用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧 读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小f 从电脑中直接读出 所得数据记录在下列表格中 图7 3 24 8 24 6 25 0 55 2 55 1 55 3 1 从图乙读出刻度尺上的刻度值为 cm 2 根据所测数据 在图丙坐标纸上作出f与x的关系图象 3 由图象求出该弹簧的劲度系数 n m 弹簧的原长为 cm 均保留三位有效数字 答案 1 63 60 63 58 63 62 2 如图所示 3 某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候 测得弹力的大小f和弹簧长度l的关系如图8所示 则由图线可知 1 弹簧的劲度系数为 2 为了用弹簧测定两木块a b间