2024版高考物理一轮总复习专题二相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系课件

实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系1.实验目的(1)学会用列表法和________处理实验数据.

(2)归纳探究弹簧弹力与形变量之间的定量关系.【答案】图像法2.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__________；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大.

【答案】相等3.实验器材铁架台、弹簧、钩码、________、坐标纸.

【答案】刻度尺4.实验步骤(1)安装实验仪器(如图所示).(2)测量弹簧的__________(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.伸长量(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(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大致相同.(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.5.数据处理(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)图像法.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过坐标原点的直线.命题一课标教材原型实验[基础考查]例1某学习小组用如图甲所示的装置来“探究弹簧弹力与形变量的关系”，主要步骤如下：A.把弹簧平放在水平桌面上，测出弹簧的原长x0；B.测出一个钩码的质量m0；C.将该弹簧悬吊在铁架台上让弹簧自然下垂，测出此时弹簧长度l0；D.挂上一个钩码，测出此时弹簧长度l1；E.之后逐渐增加钩码的个数，并测出弹簧对应的长度分别为li(i为钩码个数)；F.计算出x＝li－x0，用x作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，作出的图线如图乙所示.请根据以上操作、记录和图像完成填空.(1)你认为m－x图像不过原点的原因是_________________.

(2)已知钩码质量m0＝0.20kg，重力加速度g＝9.8m/s2，利用图乙求得弹簧劲度系数k＝________N/m(保留2位有效数字).

(3)m－x图像没过坐标原点，对于测量弹簧的劲度系数______(填“有”或“无”)影响.

弹簧自重的影响2.6×102

无(4)将x＝li－l0作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，实验得到图线应是图中的______.(填选项字母)

AABCD

变式1

(多选)如图甲所示，在探究弹簧弹力与形变量的关系实验中，某实验小组以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系，作出了F－L图像，然后该小组将与甲中完全相同的两根弹簧相继以乙、丙的方式连接后变成一个新弹簧重复甲中的实验操作，最后依次作出了图丁中a、b、c三条图线.忽略弹簧自身的质量，则下列说法正确的是(

)A.图丙中弹簧的等效原长是20cmB.图乙中两根弹簧的等效劲度系数是2N/mC.三个实验说明弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量有关D.在相同外力作用下，图乙的伸长量最小

命题二拓展创新实验[能力考查]实验创新方向实验器材的创新

1.弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响；2.改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系

1.用橡皮筋代替弹簧做实验；2.拉力传感器显示的拉力F与橡皮筋的弹力并不相等，仅为橡皮筋弹力在水平方向的分力实验设计的创新

1.物体A、B的质量均为m0，用压力传感器测物体B所受支持力F的大小，但与弹簧弹力大小并不相等，二者差值为m0g；2.不挂物体C时，弹簧压缩量为x0，物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量，即F＝m0g+k(x0－x)＝m0g+kx0－kx，故F－x图线斜率的大小为弹簧的劲度系数续表例2

(2021年广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端.实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数L0，数据如表所示，实验过程中弹簧始终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数.n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09

6.04

6.05

3

48.6

变式2某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，轻质弹簧上端将一个力传感器固定在铁架台上，如图甲所示，当手向下拉伸弹簧时，轻质弹簧弹力F可以从传感器读出，弹簧的长度可以通过左侧的刻度尺读出.(1)图甲是在弹簧下端施加拉力后弹簧两端对应的刻度数，已知弹簧上端对应的刻度值为7.10cm，则此时弹簧长度x＝______________cm.

(2)通过实验，测量出多组数据，并描绘出弹簧长度x与弹力F的关系图线，如图乙所示，由图像可得该弹簧的劲度系数k＝________(用图中字母表示).

(3)图乙中图像AB段发生弯曲，造成这