2022版高考物理一轮复习第2章物体间的相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长的关系

物体间的相互作用第二章实验二探究弹力和弹簧伸长的关系知识梳理回顾1一、实验目标1．学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系．2．会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．3．能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数．玉二、实验原理弹簧受到拉力会伸长，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，弹力也就越大．三、实验仪器不同的轻弹簧多根、刻度尺、钩码(一盒)、细绳、铁架台、三角板、坐标纸、重垂线等．四、实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如实验原理图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中．3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，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、x5．4．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．5．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函数表达式中常数的物理意义．五、注意事项及误差分析1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些．3．测量弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差．多测几次，求平均值，可减小误差．4．记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长l及弹簧伸长量的对应关系及单位．5．作图像：描点画线时，所描的点不一定都落在一条线上，但应注意一定要使尽可能多的点落在线上，其余各点均匀分布在线的两侧．坐标轴的标度要适中．题点各个击破2命题点一教材标准实验变形考查点1实验原理与过程例1某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持______状态．(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得到该弹簧的原长x0＝______cm，劲度系数k＝______N/m．(3)他又利用本实验的原理把该弹簧做成弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝________cm．【答案】(1)竖直(2)4

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(3)10考查点2实验误差及图像分析例2为了探究弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系，李强同学选了甲、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的图像．(1)从图像上看，该同学没能完全按实验要求操作使图像上端成为曲线，图像上端成为曲线是因为________________．(2)由图像可得甲弹簧的劲度系数为________N/m，乙弹簧的劲度系数为________N/m．若要制作一个精确度相对较高的弹簧测力计，则应选弹簧________(填“甲”或“乙”)．【答案】(1)形变量超过弹簧的弹性限度(2)66.7

200甲例3

(2021年广安名校期中)在探究“弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，下列说法正确的是 (

)A．实验中劲度系数k的具体数值必须计算出来B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线C．利用F－x直线可求出k值D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律【答案】C例4某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，先把弹簧放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝4.6cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧长度x，画出弹力和弹簧长度关系的图像．(1)根据图像求该弹簧劲度系数k＝______N/m．(结果保留2位有效数字)(2)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是________．【答案】(1)50

(2)弹簧自身重力的影响命题点二实验创新迁移例5

(2021年温州二模)图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)．所得数据记录在表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(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的关系图像．(3)由图像求出该弹簧的劲度系数为______N/m，弹簧的原长为______cm．(结果均保留3位有效数