2019年高考物理一轮复习第2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探索了弹性和弹簧伸长之间的关系(对应于学生手册的第30页)第一，实验目的1.探索弹性和弹簧伸长的关系。2.学会用图像方法处理实验数据，探索物理规律。二、实验原理1.如图21所示，当挂钩代码挂在弹簧的下端时，弹簧产生的弹力等于挂钩代码的重力。屠世212.用标尺测量不同钩张力下弹簧的伸长量x，建立直角坐标系，用纵坐标表示弹力f，用横坐标表示伸长量x，在坐标系中追踪实验测得的每组数据(x，f)对应的点，用光滑曲线连接，根据实验曲线找出弹力与弹簧伸长量的关系。第三，实验设备铁架桌、毫米秤、弹簧、钩码、三角形、铅笔、铅垂线、绘图纸等。四.实验步骤1.如图22所示，将滚刀台放在台面上(固定)，将弹簧

2、的一端固定在滚刀台的横梁上，将标尺(最小刻度为1 mm)固定在靠近弹簧的滚刀台上，用粗垂线检查标尺是否垂直。图真实222.当弹簧下端没有被钩住时，记下相应的刻度l0，即弹簧的原始长度。3.在弹簧的下端挂一个钩码，当钩码静止时测量弹簧的长度L，计算弹簧的伸长量X和外力F(等于钩码的重力)。4.改变链接代码的数量，重复上述实验，测试尽可能多的数据组，并填写表格。V.数据处理1.以弹力f(等于钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，通过描点画出图形，将点连接起来，得到弹力f随弹簧伸长量x变化的图形。2.以弹簧的伸长量为自变量，写出用图线表示的函数表达式，并说明函数表达式中常数的物理意义。六.

3、误差分析1.系统误差：系统误差是由钩码标记值不准确和弹簧重力的影响造成的。2.意外错误：(1)弹簧长度的测量导致意外误差。为了减少这种误差，应该尽可能多地测量几组数据。(2)绘图中的不规则会导致意外错误。为了减少这种误差，绘图时应使用细铅笔，所画的点应尽可能均匀地分布在直线的两边。七.预防措施1.挂钩代码不应太重，以免弹簧过度拉伸并超过其弹性极限。注意观察，适可而止。2.每次链接代码的质量差异适当地变大，使得坐标点之间的距离尽可能大，并且以这种方式制作的图形的精度更高。3.测量弹簧长度时，必须在弹簧垂直悬挂且处于稳定状态时进行测量，以免增加误差。4.绘制点和线时，绘制的所有点可能不会落在一条直

4、线上，但应注意使点均匀分布在直线的两侧。5.记录实验数据时，注意弹性、原始长度l0、总长度L和弹簧伸长的对应关系和单位。6.坐标轴的刻度应该适中。(对应于学生手册的第31页)试验场地1 |实验原理和操作如图23A所示，通过使用一个铁框架、一个弹簧和多个质量已知且相等的钩码，来探索弹簧弹性和弹性极限内的弹簧伸长之间的关系。A b图真实23(1)为完成实验，所需实验设备为：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)实验中要测量的物理量为：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)图B是弹簧力F和弹簧伸长X的Fx图，

5、从中可以计算出弹簧的刚度系数为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ n/m .(4)为了完成实验，设计的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐标，弹力为纵坐标，追踪每组(x，f)对应的点，并用平滑曲线连接；B.写下l0的刻度E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系。首先，试着写一个初等函数，如果不是，考虑一个二次函数；F.解释函数表达式中常数的物理意义；G.安排乐器。请按操作顺序排列上述步骤：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。答案(1)标尺(2)弹簧原始长度、外力和相应的伸长量(或与弹簧相应的长度)(

6、3)200 (4)CBDAEFG(1)在“探索弹性和弹簧伸长之间的关系”的实验中，下列陈述是正确的()A.当弹簧拉伸时，钩子代码越多，误差越小B.通过悬挂挂钩代码对弹簧施加张力，并确保弹簧处于垂直位置和平衡状态C.用尺子测量的弹簧长度是弹簧的伸长量D.使用几个不同的弹簧，测量几组张力和伸长率，并得到相等的张力和伸长率(2)一位同学做了“探索弹性与弹簧伸长的关系”的实验。他首先将弹簧平放在桌面上，使其自然伸展，用直尺测量弹簧的原始长度L0，然后垂直悬挂弹簧，悬挂挂钩码后，测量弹簧伸展后的长度L，L-L0为弹簧的伸长量X。这样，由于弹簧自身重力的影响，最终的画线可能是以下选项之一()不列颠哥伦比亚

7、省(1)B (2)C (1)在实验中，以弹簧为实验对象，通过在弹性极限内增加或减少钩码数来改变弹簧上的张力，从而探索弹性与弹簧伸长的关系，保证张力与重力的平衡。(2)考虑弹簧自身重力的影响，当代码未被钩住时，弹簧的伸长量为x0，所以c测试中心2 |数据处理和错误分析一个学校物理学习小组正在“探索弹性和弹簧伸长之间的关系。”(1)如图24 a所示，弹簧上端的o点固定并悬挂在铁架上，旁边放有一个标尺。标尺的零刻度线与o点对齐，并在弹簧的下部a做一个标记，例如固定一个指针。挂钩代码挂在弹簧下端的挂钩上(每个挂钩代码的质量为50克)，刻度上指针指示的刻度为x。逐个增加挂钩代码的数量。刻度x随吊钩上吊钩

8、代码的重力f而变化，实验测得的f和x的对应点如图b所示，请在图b中描绘x随f变化的图像，从该图像中可以得到弹簧刚度系数ka=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ n/m(结果取两个有效数字)。该弹簧的弹力f与弹簧伸长量 x之间的关系为_ _ _ _ _ _ _ _ _。A b数字现实24(2)如果指针固定在a点以下的p点，然后画出x随f变化的图像，则得出弹簧的刚度系数可以是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _A.大于kA

9、 B .等于kAC.不到kA D .不确定(3)如果指针固定在A点以上的Q点，然后作出X随F变化的图像，则弹簧的刚度系数与kA相比可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。A.大于kA B .等于kAC.不到kA D .不确定分析(1)如图所示，直线斜率的倒数表示弹簧的刚度系数，即k=，ka=n/m=32 n/m是通过代入数据得到的，因此弹簧的弹力与弹簧伸长量 x之间的函数关系为f=32 X .(2)如果指针固定在a点以下的p点，由于弹簧的变形不变，再次产生x随f变化的图像，并得出弹簧的刚度系数不变的结论，所以选择b。(3)如果指针固定在A点以上的Q点，很明显测得的弹簧变形很小，所以得

10、到的弹簧刚度系数会增加，所以A .回答(1)如图所示，32 F炸弹=32 x (2) b (3) a一位同学用如图A所示的装置测量了弹簧的刚度系数，垂直悬挂弹簧，并在自由端悬挂一个铃片。通过改变板中的重量，六组重量的质量和相应的弹簧长度(2)请判断该同学获得的实验结果是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写“太大”、“太小”或“相同”)。(1)根据胡克定律，有 mg=k (l-l0)，即 mg=k l，因此，k=3.44n/m .(2)即使考虑铃片的重量，得到的B图也是一条平行于原画线的倾斜直线，斜率不变，不影响刚度系数的测量结果。回答(1)3.44 (2)是一样的测试中

11、心3 |实验开发和创新视角1:实验原理的创新(如图甲、乙、丙所示)甲、乙、丙视角2:数据处理的创新(1)弹性的获得：弹簧垂直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，受弹簧自重的影响弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除弹簧自重的影响。(2)数据记录：传感器与计算机相连记录数据，避免人为读取错误，使数据记录更加方便。(3)图像采集：Fx图像通过绘图纸绘制获得 Fx图像通过传感器和计算机输入数据直接获得。创新1:用传感器代替钩子代码来测量张力1.图25A是一个实验场景，其中一个同学使用力传感器来探索弹簧弹性和伸长之间的关系。力传感器垂直拉下上端固定在铁架上的轻弹簧，读出不同张力下的秤秤X和张力F(直

12、接从计算机读取)。获得的数据记录在下表中：拉力系数0.450.690.931.141.441.69比例尺x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00图真实25(1)从图b中读出刻度上的刻度值为_厘米。(2)根据测量数据，在c图的坐标纸上画出f与x的关系图.(3)弹簧的刚度系数为_ _ _牛顿/米，弹簧的原始长度为_ _ _厘米(保留三个有效数字)TutorialNo。分析(1)从图中可以看出，标尺的最小分度值为0.1厘米，因此读数为63.60厘米。(2)根据表中的数据，用追踪法得到相应的图像，如图所示：(3)根据胡克定律，图像的斜率代表刚度系数，因此k=n/m=25.0

13、n/m；图像和横坐标的交点是弹簧的原始长度，因此可以看出原始长度为55.2厘米。答案(1)63.60 (2)参见分析(3)25.0 55.2创新2弹簧的水平放置而不是垂直放置2.在“探索弹力与弹簧伸长的关系，测量弹簧刚度系数”实验中，实验装置如图26所示。每个钩子代码的重力相当于向右边的弹簧提供一个恒定的拉力。在实验中，首先测量没有挂钩代码的弹簧的自然长度，然后将五个挂钩代码一个接一个地挂在绳子的下端，每次测量对应的弹簧总长度。图26(1)经过上述实验测量，一位同学在图视27的图形纸上描出了六组数据，请做FL图。图真实27(2)从该图可以得出，弹簧的原始长度L0=_ _ _ _ _ _ _，刚

14、度系数K=_ _ _ _ _ _ n/m .(3)根据这位同学的上述实验情况，请帮他设计一个记录实验数据的表格(不填写他实验测得的具体数据)。(4)在实验中，同学比较了弹簧的水平放置和悬挂放置。优点是：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

15、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

16、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

17、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

18、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _缺点是：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分析(1)用平滑曲线连接点，如图所示。(2)弹簧的原始长度L0是弹性力为零时弹簧的长度。从图中可以看出L0=510-2 m=5厘米。刚度系数是图像直线部分的斜率，k=20 n/m .(3)记录数据的表格如下：频率123456弹性力F/N弹簧长度L/10-2m弹簧伸长x/10-2m(4)优势：避免grav的影响3.(1)像弹簧一样，橡皮筋的伸长x与弹性极限内的弹力f成正比，即f=kx。橡皮筋的K