高考物理总复习第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系材料

试验二探究弹力和弹簧伸长关系1/292/29

注意事项1.安装试验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2.不要超出弹性程度：试验中弹簧下端挂钩码不要太多，以免超出弹簧弹性程度。3.尽可能多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽可能多测几组数据。4.观察所描点走向：不要画折线。5.统一单位：统计数据时要注意弹力及弹簧伸长量对应关系及单位。3/29

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。4/29热点一教材原型试验【例1】

(·蚌埠模拟)如图1甲所表示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等钩码，探究在弹性程度内弹簧弹力与弹簧伸长量关系试验。图15/29(1)试验中还需要测量工含有：________。(2)如图乙所表示，依据试验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧形变量x。由图可知：图线不经过原点原因是________________；弹簧劲度系数k＝________N/m(计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取9.8m/s2)。(3)如图丙所表示，试验中用两根不一样弹簧a和b，画出弹簧弹力F与弹簧长度LF－L图象，以下说法正确是(

)A.a原长比b长 B.a劲度系数比b大C.a劲度系数比b小 D.弹力与弹簧长度成正比6/29解析(1)试验需要测量弹簧伸长长度，故需要毫米刻度尺。(3)在图象中横截距表示弹簧原长，故b原长比a长，选项A错误；在图象中斜率表示弹簧劲度系数k，故a劲度系数比b大，选项B正确，C错误；弹簧弹力满足胡克定律，弹力与弹簧形变量成正比，故选项D错误。答案

(1)毫米刻度尺(2)弹簧有重力4.9

(3)B7/29【变式训练1】

(·南岸区模拟)某同学在“探究弹力和弹簧伸长量关系”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，改变弹簧弹力，经过旁边竖直放置刻度尺能够读出弹簧末端指针位置x，试验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m图象如图乙所表示，g取10m/s2。回答以下问题： (1)某次测量如图2甲所表示，指针指示刻度值为________cm(刻度尺单位为cm)。 (2)从图乙可求得该弹簧劲度系数为________N/m(结果保留两位有效数字)。图28/29(3)另一同学在做该试验时有以下做法，其中正确是(

)A.试验中未考虑小盘重力B.刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐C.读取指针指示刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快位置读取D.在利用x－m图线计算弹簧劲度系数时舍弃图中曲线部分数据9/29解析(1)刻度尺最小分度为0.1cm，故读数为18.00cm。(3)本试验中可采取图象进行处理，故小盘重力能够不考虑，故选项A正确；读数时刻度尺零刻度应与弹簧上端对齐，才能准确测量，故选项B错误；在读指针示数时，应让弹簧指针静止之后再读取，故选项C错误；当拉力超出弹性程度时，将变成曲线，不再符合胡克定律，故应舍去，故选项D正确。答案

(1)18.00

(2)0.30

(3)AD10/29试验数据处理三种方法(1)图象法：依据测量数据，在建好直角坐标系坐标纸上描点，以弹簧弹力F为纵轴，弹簧伸长量x为横轴，依据描点情况，作出一条经过原点直线。(2)列表法：将试验数据填入表中，研究测量数据，可发觉在试验误差允许范围内，弹力与弹簧伸长量比值是一常数。(3)函数法：依据试验数据，找出弹力与弹簧伸长量函数关系。11/29热点二试验拓展创新

本试验普通是在教材试验原理基础上设计新情景进行考查，所以，要在教材试验基础上重视迁移创新能力培养，善于用教材中试验原理、方法和技巧处理新问题。高考考情演变装置时代化12/29求解智能化1.弹力取得：弹簧竖直悬挂，重物重力作为弹簧拉力，存在弹簧自重影响→弹簧水平使用，重物重力作为弹簧拉力，消除了弹簧本身影响。2.图象取得：由坐标纸作图得F－x图象→由传感器和计算机输入数据直接得F－x图象。13/29【例2】用如图3所表示试验装置研究弹簧弹力与形变量之间关系。轻弹簧上端固定一个力传感器，然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧弹力可从传感器读出。用刻度尺能够测量弹簧原长和伸长后长度，从而确定伸长量。测量数据如表格所表示：图3伸长量x/10－2m2.004.006.008.0010.00弹力F/N1.502.934.555.987.5014/29(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图4坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系图线。(2)由图线求得该弹簧劲度系数为________(保留两位有效数字)。图415/29解析横轴表示伸长量x，纵轴表示弹力F，按照表格数据，描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数。答案

(1)如图(2)75N/m(74～76N/m均正确)16/29【变式训练2】(·商丘模拟)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系试验时，得到如图5a所表示F－L图象，由图象可知：弹簧原长L0＝________cm，求得弹簧劲度系数k＝________N/m。图517/29(2)按如图b方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1N)，使(1)中研究弹簧压缩，稳定后指针指示如图b，则指针所指刻度尺示数为________cm。由此可推测图b中所挂钩码个数为________个。解析(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，结合题图a中数据得L0＝3.0cm，k＝200N/m。(2)由题图b知指针所表示刻度为1.50cm，由F＝k(L0－L)，可求得此时弹力为F＝3N，故所挂钩码个数为3个。答案(1)3.0200(2)1.50318/291.(·南昌模拟)某物理试验小组在探究弹簧劲度系数k与其原长l0关系试验中，按示意图6所表示安装好试验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动轻质指针P，试验时主要步骤是：图619/29①将指针P移到刻度尺l01＝5.00cm处，在弹簧挂钩上挂上200g钩码，静止时读出指针所指刻度并统计下来；②取下钩码，将指针P移到刻度尺l02＝10.00cm处，在弹簧挂钩上挂上250g钩码，静止时读出指针所指刻度并统计下来；③取下钩码，将指针P移到刻度尺l03＝15.00cm处，在弹簧挂钩上挂上50g钩码，静止时读出指针所指刻度并统计下来；④重复③步骤，在每次重复③时，都将指针P下移5.00cm，同时保持挂钩上挂钩码质量不变。20/29将试验所得数据统计、列表以下：次数弹簧原长l0x/cm弹簧长度lx/cm钩码质量mx/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.565021/29依据试验步骤和列表数据，回答以下问题：(1)重力加速度g取10m/s2。在试验步骤③中，弹簧原长为15.00cm时，其劲度系数为__________N/m。(2)同一根弹簧原长越长，弹簧劲度系数__________(弹簧处于弹性程度内)。A.不变 B.越大 C.越小22/29解析(1)弹簧原长为l03＝15.00cm时，挂钩上钩码质量为m3＝50g，所受拉力F3＝m3g＝0.5N，弹簧长度l3＝16.67cm，弹簧伸长Δx3＝l3－l03＝1.67cm。依据胡克定律，F3＝k3Δx3，解得k3＝30N/m。(2)弹簧原长为l05＝25.00cm时，挂钩上钩码质量为m5＝50g，所受拉力F5＝m5g＝0.5N，弹簧长度l5＝30.56cm，弹簧伸长Δx5＝l5－l05＝5.56cm。依据胡克定律，F5＝k5Δx5，解得k5＝9N/m。由此可知，同一根弹簧原长越长，弹簧劲度系数越小，选项C正确。答案(1)30

(2)C23/292.图7甲为某同学用力传感器去探究弹簧弹力和伸长量关系试验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台轻质弹簧，读出不一样拉力下标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据统计在以下表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.0024/29图725/29(3)24.8(24.6～25.0)

55.2(55.1～55.3)(1)从图乙读出刻度尺上刻度值为________cm；(2)依据所测数据，在图丙坐标纸上 作出F与x关系图象；(3)由图象求出该弹簧劲度系数________N/m、弹簧原长为________cm。(均保留三位有效数字)答案

(1)63.60(63.58～63.62)(2)如图所表示26/293.某物理兴趣小组同学在研究弹簧弹力时候，测得弹力大小F和弹簧长度L关系如图8所表示

，则由图线可知：27/29(1)弹簧劲度系数为________。(2)为了用弹簧测定两木块A、B间动摩擦因数