2021高考物理一轮复习第二章相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

1、实验2探究弹力和弹簧伸长的关系（1）探究弹簧弹力与形变量关系.（2）学会利用图象研究两个物理量之间的关系.（1）如图所示，弹簧弹力f等于悬挂钩码的重力.（2）弹簧伸长量x等于弹簧的现长l减去原长l0.（3）多测几组，找出f与x的关系.弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸.（1）安装实验仪器（如图所示）.（2）用刻度尺测出弹簧的原长.（3）在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，填入表格中.（4）改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.（1）以弹力f为纵坐标，

2、以弹簧的伸长量x为横坐标，建立坐标系，选取合适的单位，用描点法作图.用平滑的曲线连接各点，得到弹力f随弹簧伸长量x变化的关系图象.（2）以弹簧的伸长量为自变量，定出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行，则考虑二次函数等.（3）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.（1）不要超过弹性限度.（2）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.产生原因减小方法弹簧拉力大小的

3、不稳定弹簧一端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数弹簧长度测量不准固定刻度尺，多测几次描点、作图不准坐标轴的标度尽量大一些，描点时让尽可能多的点落在线上，其余点均匀分布于线的两侧考点一实验原理与操作（2019成都一诊）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10 m/s2.回答下列问题：图甲图乙（1）某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为_cm；（2）从图乙可求得该弹簧的劲度系数为

4、n/m（结果保留两位有效数字）；（3）另一同学在做该实验时有下列做法，其中错误的做法是.a.实验中未考虑小盘的重力b.刻度尺未竖直放置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0.1 cm，读数为18.00 cm.（2）可根据图象的斜率的倒数计算弹簧的劲度系数，故k n/m0.30 n/m.（3）本实验中采用图象进行处理，所以小盘的重力可以不考虑，故选项a中做法是正确的；刻度尺与弹簧平行，才能准确测量，故选项b中做法是错误的；在读指针的位置时，应让弹簧指针静止之后再读取，故选项c中做法

5、是错误的；当拉力超过弹性限度时，将变成曲线，不再符合胡克定律，所以曲线部分应舍去，故选项d中做法是正确的.答案：（1）18.00（2）0.30（3）bc解答此类问题的关键是理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具，掌握实验方法与步骤，会控制实验条件和使用实验仪器.考点二数据处理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（a）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

6、，挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果信部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2）.已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.项目p1p2p3p4p5p6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k/（nm1）16356.043.633.828.8/mn1）0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7（1）将表中数据补充完整：；.（2）以n为横坐标，为纵坐标，在图（b）给出的坐标

7、纸上画出-n图象.图（a）图（b）（3）图（b）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kn/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为kn/m.解析：（1）根据胡克定律有：fk（xx0），得k81.7 n/m，则0.012 2 m/n.（2）-n图象如图所示.（3）由-n图象可得图线的斜率为5.72104 m/n，则有5.72104n，整理得k；由题中给的数据可得圈数n与弹簧自由长度间的关系为n4.97102l0，代入k得kn/m.答案：（1）81.70.0122（2）见解析图（3）（在之

8、间均给分）（在之间均给分）处理实验数据的方法1.列表分析法：分析列表中弹簧拉力f与对应弹簧的形变量x的关系，可以先考虑f和x的乘积，再考虑f和x的比值，也可以考虑f和x2的关系或f和的关系等，结论：为常数.2.图象分析法：作出f-x图象.此图象是过坐标原点的一条直线，即f和x成正比关系.考点三实验的改进与创新（2018全国卷）如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针.图（a）图（b）现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为n/m（保留三位有效数字）.解析：实验所用的游标卡尺精度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图（b）所示的游标卡尺读数为3.7 cm150.05 mm3.775 cm.托盘中放有质量为m0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力fmg0.980 n，弹簧伸长x1.825 cm0.0182