高考物理母题解读（二） 相互作用2.doc

高考物理母题解读（二） 相互作用高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题2、探究弹力与弹簧伸长的关系实验【解法归纳】根据实验测量数据，画出弹力与弹簧伸长量关系图线，或弹力与弹簧长度关系图线，其图线斜率等于弹簧的劲度系数。弹力与弹簧长度关系图线在横轴的截距表示弹簧原长。或根据实验测量数据，画出砝码质量与弹簧伸长量关系图线，或砝码质量与弹簧长度关系图线，相应得出弹簧的劲度系数和弹簧原长。典例.（2012广东理综物理）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。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”）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10g砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如下表表：代表符号l0lxl1l2l3l4l5l6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30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长度为_。图16是该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”）。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9.8m/s2）。1.（2011安徽理综卷21题）.为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测得了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，六对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2)(1) 作出m-l的关系图线；(2) 弹簧的劲度系数为 n/m.【解析】：由平衡条件得mg=kx=k(l-l0)，解得m= k/g (l-l0)。由作出的m-l关系图线可知，图线斜率等于0.262g/cm=0.0262kg/m.。由k/g=0.0262可得弹簧的劲度系数为k=0.02629.8n/m=0.258 n/m【答案】（1）如图所示。（2）0.2480.262【点评】本题以“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验切入，考查图象法处理数据能力和利用m-l关系图线求弹簧的劲度系数。2. (2005江苏物理)某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验。他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g=9.8ms2)砝码质量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10-2 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在答题卡的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律。这种规格弹簧的劲度系数为_nm。解析：用描点法作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线如图所示。根据所画出的弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线可知，在砝码质量小于500g即弹力小于4.9n时弹力大小与弹簧伸长成正比，满足胡克定律。由图线可知，当f=4.9n时，弹簧伸长x=35cm-15cm=20cm，由f=kx可知这种规格弹簧的劲度系数为k=f/x=25.0nm。【答案】（1）标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线如图所示。（2）04.9 25.03. （2008北京理综卷）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作l0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l2;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l2。下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 .测量记录表：代表符号l0l1l2l3l4l5l6l7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1实验中，l3和l2两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1=l4-l0=6.90cm，d2=l5-l1=6.90cm，d3=l6-l2=7.00cm。请你给出第四个差值：d4= cm。根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量l。l用d1、d2、d3、d4表示的式子为：l ，代入数据解得l cm。计算弹簧的劲度系数k n/m。（g取9.8m/s2）4.（2012洛阳市高三期中考试）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的关系如图所示，则由图线可知：（1） 弹簧的劲度系数 。（2） 弹簧的弹力为5n时，弹簧的长度为 。5（2012合肥名校联考）某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0.25m、且开口向右的小筒中（没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内），如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出fl变化的图线如图乙所示。 （1）由此图线可得出的结论是 ； （2）弹簧的劲度系数为 n/m，弹簧的原长l0= m； （3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ； 缺点在于： 。【解析】设弹簧原长为l0，由图可知，弹簧伸长量可表示为h+l-l0，由胡克定律可得f=k(h+l-l0),fl图线斜率表示弹簧的劲度系数，k=100n/m。fl图线在纵轴截距表示l=0时f=10n，代入f=k(h+l-l0),解得弹簧的原长l0=0.15m。【答案】（1）在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比。（2）100 0.15（3）避免弹簧自身所受重力对实验的影响。弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。6. （2011延庆一模）在探究弹簧的弹力与伸长量之间的关系实验中，用如图所示的装置，将弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，比对刻度尺。一位同学的实验数据如表中所列。力传感器伸长量cm246810弹 力n1.502.934.555.987.50为了比较精确地找到弹力与伸长量的关系，简述你认为怎样处理测量数据： 。【解析】采用图象法处理实验数据可剔除错误数据，做出fl图像。【答案】：在“弹力（f）伸长量（l）”坐标系中描点、拟合，做出fl图像，如果图像是一条直线，说明弹力和伸长量成正比。8（2012广东四会检测）做“探索弹力与弹簧伸长量关系”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lc将铁架台固定在桌子上(也可在横梁的另一端挂上一定的配重)，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