第2章实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系

知识梳理,考点一,考点二,考点三,1.实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就.2.实验器材铁架台、弹簧、钩码、坐标纸.,越大,刻度尺,【基本实验要求】,答案,3.实验步骤(1)安装实验仪器(如实验原理图所示).(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据.(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标.(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数.(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，如果不行再考虑二次函数.,平滑,大致相同,答案,1.实验数据处理方法(1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.(2)图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条_的直线.(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足Fkx的关系.,过坐标原点,【规律方法总结】,答案,(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度.(2)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.(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.(4)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.,2.注意事项,3.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.,返回,1.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力F与弹簧长度l的图象如图所示下列表述正确的是()Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比,图象的横轴截距表示弹簧的原长,图象的斜率表示弹簧的劲度系数,图象不过原点,解析答案,2,1,3,2.如图甲所示，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,(1)为完成实验，还需要的实验器材有：_.(2)实验中需要测量的物理量有：_(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点的原因是由于_,刻度尺,不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度),200,弹簧自身存在重力,弹簧原长、弹簧挂,答案,2,1,3,(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标,描出各组(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.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；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.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：_.,CBDAEFG,答案,2,1,3,3.(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，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,(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，以探究弹力和弹簧伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B.,AB,解析答案,2,1,3,(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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下列选项中的(),(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.,C,返回,解析答案,2,1,3,4.为了探究弹力和弹簧伸长的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示图象,(1)从图象上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为_(2)甲、乙弹簧的劲度系数分别为_N/m和_N/m；若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_(选填“甲”或“乙”)(3)从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议,解析(1)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，超过弹簧的弹性限度，则此规律不成立,形变量超过弹簧的弹性限度,甲,66.7,200,(3)建议：实验中钩码不能挂太多，以保证弹簧的形变量在弹性限度内,解析答案,5,4,6,5.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_cm；本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_.,放大,还原,读数为14.66cm，l=(14.667.73)cm6.93cm,6.93,A,钩码重力超过弹簧弹力范围,解析答案,5,4,6,6.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示.图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1_cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2_N(当地重力加速度g9.8m/s2).要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_，作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系.,刻度尺示数为25.85cm注意估读.挂2个钩码时，弹簧弹力等于此时钩码的重力即F2mg0.98N.由于伸长量等于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.,25.85,0.98,弹簧原长,返回,解析答案,5,4,6,7如图甲所示，一根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的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图乙所示则下列判断不正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C该弹簧的劲度系数是200N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变,A,解析答案,8,7,9,8.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究,(1)某次测量如图乙所示，指针示数为_cm.(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表所示用表中数据计算弹簧的劲度系数为_N/m(重力加速度g10m/s2)由表中数据_(填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数.,图甲,图乙,16.00,12.50,能,解析答案,8,7,9,9.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度，设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0，挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2)，已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.,8,7,9,81.7,0.0122,解析答案,8,7,9,(3)图中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_N/m.该弹簧的劲度