高考物理必考實驗精細精講 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關系學案

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精實驗二探究彈力和彈簧伸長的關系目錄課前預習基礎落實課堂互動考點突破課前預習基礎落實【實驗目的】1探究彈力和彈簧伸長的定量關系。2學會用列表法和圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。【實驗原理】1如圖實1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長,平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。2彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算.這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關系了?！緦嶒炂鞑摹胯F架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線、鉛筆。【實驗過程】一、實驗步驟1將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長

2、狀態(tài)時的長度l0，即原長。2如圖實2所示,在彈簧下端掛質量為m1的鉤碼,量出此時彈簧的長度l1,記錄m1和l1，填入自己設計的表格中.3改變所掛鉤碼的質量，量出對應的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.二、數(shù)據(jù)處理1以彈力f(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖.連接各點,得出彈力f隨彈簧伸長量x變化的圖線.2以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)。3得出彈力和彈簧伸長之間的定量關系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義?！菊`

3、差分析】1彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差。因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實驗的準確度.2彈簧長度的測量，是本實驗的主要誤差來源。所以，測量時盡量精確地測量彈簧的長度。【注意事項】1所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度，要注意觀察,適可而止。2每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確。3測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，以免增大誤差。4描點畫線時,所描的點不一定都落在一條曲線上，但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側.5記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關

4、系及單位。課堂互動考點突破考點一實驗原理與操作例1 （臨沂模擬)如圖實3甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系。(1）為完成實驗,還需要的實驗器材有_。（2)實驗中需要測量的物理量有_。(3）圖實3乙是彈簧彈力f與彈簧伸長量x的fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_ n/m。圖線不過原點的原因是由于_.(4）為完成該實驗，設計的實驗步驟如下：a以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x，f)對應的點,并用平滑的曲線連接起來；b記下彈簧不掛鉤碼時其下端的刻度尺上的刻度l0;c將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近

5、豎直固定一把刻度尺;d依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應的刻度，并記錄在表格內，然后取下鉤碼；e以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與伸長量的關系式.首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；f解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；g整理儀器。請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：_.解析（1）根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；(2）根據(jù)實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度);(3）取圖象中(0。5，0）和(3.5，6)兩個點，代入fkx可得k200 n/m,由于彈簧自重的影響，使

6、得彈簧不加外力時就有形變量。(4）根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為cbdaefg。答案（1)刻度尺（2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與對應的長度)（3）200彈簧自重（4)cbdaefg規(guī)律總結實驗中要選取輕彈簧，盡可能減小彈簧重力產(chǎn)生的影響.根據(jù)胡克定律，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比,因而實驗中需做fx圖象,其中x為彈簧的伸長量.針對訓練：1(1）在“探究彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗中，以下說法正確的是（ ）a彈簧被拉伸時,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，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)c用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量d用幾個不同的彈簧，分別

7、測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等（2）某同學做“探究彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長l0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度l，把ll0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的（ ）解析（1)實驗中應以所研究的一根彈簧為實驗對象,在彈性限度內通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長量的關系，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，當不掛鉤碼時,彈簧的伸長量x0，所以選c。答案(1）ab(2）c考點二實驗數(shù)據(jù)的處理例2 （浙

8、江理綜)在“探究彈力和彈簧伸長的關系”時，某同學把兩根彈簧如圖實4連接起來進行探究.(1)某次測量如圖實5所示，指針示數(shù)為_cm。(2)在彈性限度內,將50 g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針a、b的示數(shù)la和lb如表所示.用表中數(shù)據(jù)計算彈簧的勁度系數(shù)為_n/m(重力加速度g10 m/s2）.由表中數(shù)據(jù)_(填“能”或“不能)計算出彈簧的勁度系數(shù).解析（1）刻度尺最小分度為0.1 cm，讀數(shù)時需估讀到0。01 cm。（2)表中對la的測量有四組數(shù)據(jù),應采用逐差法計算增加一個鉤碼時彈簧增加的長度。l00.04 m故k12.5 n/m通過計算lbla可得出a、b兩指針間的距離，進而計算出增加一個鉤碼

9、時彈簧增加的長度，從而計算出其勁度系數(shù)。答案(1)15.9516.05（有效數(shù)字位數(shù)正確) （2)（12。2012.80均可）能針對訓練：2某實驗小組在探究彈力與彈簧伸長量的關系時，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長l04.6 cm,再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一個鉤碼均記下對應的彈簧長度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示。 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖實6中作出fx圖線；(2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k_n/m；（3)圖線與x軸的交點坐標大于l0的原因是_。答案（1)如圖所示(2）50(3）彈簧自身重力的影響考點三創(chuàng)新實驗設計本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力，所以改進實驗的思路應該是

10、盡可能減小彈簧自身重力的影響。1可以是將彈簧穿過一根水平光滑的桿，在水平方向做實驗。2利用計算機及傳感器技術，將彈簧水平放置，且一端固定在傳感器上,傳感器與計算機相連,對彈簧施加變化的作用力（拉力或推力)時，計算機上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關系圖象(如圖實7甲、乙所示)，分析圖象得出結論.例3 (重慶質檢）某同學在研究性學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧一端固定于某一深度為h0.25 m、且開口向右的小筒中（沒有外力作用時彈簧的另一部分位于筒內)，如圖實8甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度l，現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學通過改變掛鉤碼的個數(shù)來改變l，作出fl變化的圖線如圖實8乙所示. （1)由此圖線可得出的結論是_；（2)彈簧的勁度系數(shù)為_ n/m,彈簧的原長l0_ m；（3)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于_;缺點在于_。解析（1)在