（全國(guó)通用）高三物理復(fù)習(xí)能力提升 （題組扣點(diǎn)+課堂探究+高考模擬+練出高分）第1章 實(shí)驗(yàn)2 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系.doc

實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系考綱解讀1.學(xué)會(huì)用列表法、圖象法等處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).2.探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長(zhǎng)量越大，彈力也就越大2實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙3實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝實(shí)驗(yàn)儀器(見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理圖)規(guī)律方法總結(jié)1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法(1)列表法將測(cè)得的f、x填入設(shè)計(jì)好的表格之中，可以發(fā)現(xiàn)彈力f與彈簧伸長(zhǎng)量x的比值在誤差范圍內(nèi)是相等的(2)圖象法以彈簧伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo)，彈力f為縱坐標(biāo)，描出f、x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點(diǎn)，作出的擬合曲線，是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(2)測(cè)量彈簧的伸長(zhǎng)量(或總長(zhǎng))及所受的拉力(或所掛鉤碼的質(zhì)量)，列表作出記錄，要盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(3)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，以力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)(4)按照在圖中所繪點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)，所畫(huà)的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同(5)以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試一次函數(shù)，如果不行再考慮二次函數(shù)(3)函數(shù)法彈力f與彈簧伸長(zhǎng)量x滿足fkx的關(guān)系2注意事項(xiàng)(1)不要超過(guò)彈性限度：實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超過(guò)彈簧的彈性限度(2)盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(3)觀察所描點(diǎn)的走向：本實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道其規(guī)律，所以描點(diǎn)以后所作的曲線是試探性的，只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來(lái)連接這些點(diǎn)(4)統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位3誤差分析(1)鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差(2)畫(huà)圖時(shí)描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來(lái)誤差考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)的考查例1(1)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是()a彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度b用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)c用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量d用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等(2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度l，把ll0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫(huà)出的圖線可能是圖中的()解析(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目來(lái)改變對(duì)彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選a、b.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量x0，所以選c.答案(1)ab(2)c考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題例2(2012廣東理綜34(2)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長(zhǎng)度記為l0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為lx；在砝碼盤(pán)中每次增加10 g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為l1至l6.數(shù)據(jù)如下表.代表符號(hào)l0lxl1l2l3l4l5l6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)圖1是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與_的差值(填“l(fā)0”或“l(fā)x”)圖1由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)n/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)解析為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤(pán)的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向彈簧靜止時(shí)，記錄原長(zhǎng)l0；表中的數(shù)據(jù)l3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)l3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm.由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為0，所以xllx.由胡克定律fkx知，mgk(llx)，即mgkx，所以圖線斜率即為勁度系數(shù)k n/m4.9 n/m，同理砝碼盤(pán)質(zhì)量m kg0.01 kg10 g.答案豎直靜止l31 mmlx4.910例3在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的 圖2彈簧總長(zhǎng)度(1)有一個(gè)同學(xué)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)系圖3中，請(qǐng)作出fl圖線圖3(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)l0_ cm，勁度系數(shù)k_ n/m.(3)試根據(jù)該同學(xué)以上的實(shí)驗(yàn)情況，幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫(xiě)其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的具體數(shù)據(jù))(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于：_缺點(diǎn)在于：_解析(1)fl圖線如圖所示：(2)彈簧的原長(zhǎng)l0即彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，由圖象可知，l05102 m5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k20 n/m.(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表次數(shù)123456彈力f/n彈簧的長(zhǎng)度l/(102 m)(4)優(yōu)點(diǎn)是：可以避免彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響缺點(diǎn)是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)斐蓪?shí)驗(yàn)誤差答案(1)見(jiàn)解析圖(2)520(3)、(4)見(jiàn)解析6用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖象法是一種重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法圖象具有既能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過(guò)程、表示物理量之間定性定量關(guān)系及變化趨勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)前高考試題對(duì)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析考查的頻率較高.2011年全國(guó)各省的14套高考卷中有9套考卷的實(shí)驗(yàn)題涉及圖象的考查，2012年中有7套涉及了圖象的考查作圖的規(guī)則：(1)要在坐標(biāo)軸上標(biāo)明軸名、單位，恰當(dāng)?shù)剡x取縱軸、橫軸的標(biāo)度，并根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)正確確定坐標(biāo)起點(diǎn)，使所作出的圖象幾乎占滿整個(gè)坐標(biāo)圖紙若彈簧原長(zhǎng)較長(zhǎng)，則橫坐標(biāo)起點(diǎn)可以不從零開(kāi)始選擇(2)作圖線時(shí)，盡可能使直線通過(guò)較多所描的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱(chēng)分布在直線的兩側(cè)(若有個(gè)別點(diǎn)偏離太遠(yuǎn)，則是因偶然誤差太大所致，應(yīng)舍去)(3)要注意坐標(biāo)軸代表的物理量的意義，注意分析圖象的斜率、截距的意義要理解斜率和截距的意義可以解決什么問(wèn)題例4某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l04.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示.鉤碼個(gè)數(shù)12345彈力f/n1.02.03.04.05.0彈簧的長(zhǎng)度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖4中作出fx圖線；圖4(2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k_n/m；(3)圖線與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于l0的原因是_.解析(1)用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量的關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)誤差，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)有時(shí)不會(huì)完全在一條直線上這時(shí)所作直線應(yīng)盡量多的通過(guò)這些點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)盡量均勻分布在所作直線兩側(cè)明顯與其他的點(diǎn)相差很遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍去該題中所給出數(shù)據(jù)恰好可以在一條直線上，所以直接描點(diǎn)由直尺作圖即可(2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比由fkx得k，即圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)(3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時(shí)的長(zhǎng)度與平放時(shí)的長(zhǎng)度不一樣，平放時(shí)稍短一些量取l0時(shí)，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺(tái)上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得其自然狀態(tài)下的原長(zhǎng)答案(1)如圖所示(2)50(3)彈簧自身重力的影響1下列關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是()a實(shí)驗(yàn)中彈力f的具體數(shù)值必須計(jì)算出來(lái)b如果沒(méi)有測(cè)出彈簧原長(zhǎng)，用彈簧長(zhǎng)度l代替伸長(zhǎng)量x，fl圖象也是過(guò)原點(diǎn)的一條直線c利用fx圖象可求出k值，其中f為彈簧彈力，x為彈簧伸長(zhǎng)量d實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到直線上，才能得到真實(shí)規(guī)律答案c解析彈簧的彈力等于鉤碼的重力，用質(zhì)量代替鉤碼重力也可得出彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，所以a選項(xiàng)錯(cuò)；fx圖象過(guò)原點(diǎn)，fl圖象一定不過(guò)原點(diǎn)，b選項(xiàng)錯(cuò)；畫(huà)圖象時(shí)，可讓大多數(shù)點(diǎn)在圖象上，少數(shù)點(diǎn)均勻分布在圖象兩側(cè)，d選項(xiàng)錯(cuò)；由胡克定律fkx知，fx圖象的斜率表示k，選項(xiàng)c正確2(2010福建理綜19(2)某實(shí)驗(yàn)小組在做研究橡皮筋伸長(zhǎng)與所受拉力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將原長(zhǎng)約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20 g)，每增掛一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長(zhǎng)量；當(dāng)掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每取下一只鉤碼，也記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長(zhǎng)量根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時(shí)的橡皮筋伸長(zhǎng)量l與拉力f關(guān)系的圖象如圖5所示從圖象中可以得出_(填選項(xiàng)前的字母)圖5a增掛鉤碼時(shí)l與f成正比，而減掛鉤碼時(shí)l與f不成正比b當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量比減掛鉤碼時(shí)的大c當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量與減掛鉤碼時(shí)的相等d增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼數(shù)過(guò)多，導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度答案d解析本題意在考查學(xué)生的識(shí)圖、用圖能力題圖中兩條線都不是直線，故l與f不成正比，a錯(cuò)誤；比較兩條曲線可知，在拉力相等時(shí)，減掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量比增掛鉤碼時(shí)的大，b、c錯(cuò)誤，故d正確3(2011安徽理綜21)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來(lái)，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼實(shí)驗(yàn)測(cè)出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖6上標(biāo)出(g9.8 m/s2)圖6(1)作出ml的關(guān)系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi) n/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案見(jiàn)解析解析(1)如圖所示(2)根據(jù)圖象的斜率可以求得彈簧的勁度系數(shù)：mgkl，則kg9.8 n/m0.261 n/m(在0.248 n/m0.262 n/m之間均正確)4如圖7甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系圖7(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：_.(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：_.(3)圖乙是彈簧彈力f與彈簧伸長(zhǎng)量x的fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)n/m.圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于_(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，f)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)；b記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0；c將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；d依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；e以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式首先嘗試寫(xiě)成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；f解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；g整理儀器請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)：_.答案(1)刻度尺(2)彈簧原長(zhǎng)、彈簧所受外力與彈簧對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度)(3)200彈簧自身存在重力(4)cbdaefg解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來(lái)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和形變量；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有彈簧的原長(zhǎng)、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度)；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個(gè)點(diǎn)，代入fkx可得k200 n/m，由于彈簧自重的原因，使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量(4)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)閏bdaefg.5用如圖8甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè)彈簧一端固定于a點(diǎn)，另一端b用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)p對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，p點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g9.8 m/s2，則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)n/m，掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為_(kāi)cm.圖8答案702.10解析增加一個(gè)鉤碼，彈簧的拉力增加fmg0.49 n，彈簧的伸長(zhǎng)量增加x7 mm7103 m，故彈簧的勁度系數(shù)為k n/m70 n/m.掛三個(gè)鉤碼時(shí)，x m2.10102 m2.10 cm6表中是某同學(xué)為“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)：彈力f/n0.51.01.52.02.5彈簧的伸長(zhǎng)量x/cm2.65.07.29.812.4(1)請(qǐng)你在圖9中的坐標(biāo)紙上作出fx圖線；圖9(2)寫(xiě)出圖線所代表的函數(shù)式(x用m為單位)：_；(3)寫(xiě)出函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義_(4)若彈簧的原長(zhǎng)為40 cm，并且以彈簧的總長(zhǎng)度