《高考備考指南 物理 》課件-實驗二　探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

物體間的相互作用第二章

實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系(本實驗對應(yīng)系統(tǒng)用書P38)欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點

各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1一、實驗?zāi)繕?biāo)1.學(xué)會探究彈簧彈力與形變量之間的關(guān)系.2.會利用列表法、圖像法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù).3.能根據(jù)F－x圖像求出彈簧的勁度系數(shù).二、實驗原理彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長量越大，彈力也就越大.三、實驗器材不同的輕彈簧多根、刻度尺、鉤碼(一盒)、細(xì)繩、鐵架臺、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線等.四、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狀態(tài)下的長度l0，即原長.2.如實驗原理圖所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，測出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中.3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.4.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，用描點法作圖，繪出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.5.以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)，并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.五、注意事項及誤差分析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(zhì)量差適當(dāng)大一些，從而使坐標(biāo)點的間距盡可能大，這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高.3.測量彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時測量，以免增大誤差，多測幾次，求平均值，可減小誤差.4.記錄實驗數(shù)據(jù)時要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.5.作圖像：描點畫線時，所描的點不一定都落在一條線上，但應(yīng)注意一定要使盡可能多的點落在線上，其余各點均勻分布在線的兩側(cè)，坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中.題點各個擊破2命題點一教材標(biāo)準(zhǔn)實驗的變形考向1實驗原理與過程例1

(2023年廣東二模)把直尺改裝成“豎直加速度測量儀”.實驗步驟如下，請完成相關(guān)實驗內(nèi)容：(1)彈簧的上端固定在鐵架臺上，在彈簧的旁邊沿彈簧長度方向豎直固定一直尺，彈簧上端與直尺的0刻度線對齊.彈簧下端不掛鋼球時，指針在直尺上指示的刻度如圖甲，以此計作彈簧的原長x0＝________m.

0.200

(2)彈簧下端掛上鋼球，靜止時指針在直尺上指示的刻度如圖乙.若重力加速度g取10m/s2，鋼球質(zhì)量為0.25kg，且彈簧發(fā)生的是彈性形變，則該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(保留3位有效數(shù)字)

(3)取豎直向上為正方向，寫出鋼球豎直加速度a(單位m/s2)隨彈簧長度x(單位m)變化的函數(shù)關(guān)系式a＝________；將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置測量豎直方向的加速度.

12.5

50x－20

考向2實驗誤差及數(shù)據(jù)處理例2

(2023年浙江卷)如圖所示，某同學(xué)把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究A、B彈簧彈力與伸長量的關(guān)系.在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼，靜止時指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表.鉤碼個數(shù)12…

xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個數(shù)為1時，彈簧A的伸長量ΔxA＝______cm，彈簧B的伸長量ΔxB＝________cm，兩根彈簧彈性勢能的增加量ΔEp________(填“＝”“＜”或“＞”)mg(ΔxA＋ΔxB).

0.78

1.29

＞【解析】鉤碼個數(shù)為1時，彈簧A的伸長量ΔxA＝8.53

cm－7.75

cm＝0.78

cm.彈簧B的伸長量ΔxB＝18.52

cm－16.45

cm－0.78

cm＝1.29

cm.彈簧伸長重心降低，彈簧彈性勢能減少，機(jī)械能守恒定律可知，兩根彈簧增加的彈性勢能等于鉤碼減少的重力勢能和彈簧減少的重力勢能之和，ΔEp＝ΔE物減＋ΔE簧減＞ΔE物減＝mg(ΔxA＋ΔxB).

1.在探究“彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，下列說法正確的是(

)A.實驗中勁度系數(shù)k的具體數(shù)值必須計算出來B.如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖像也是過原點的一條直線C.利用F－x圖像可求出k值D.實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實規(guī)C2.某實驗小組做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，先把彈簧放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長L0＝4.6cm，再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對應(yīng)的彈簧長度x，畫出彈力和彈簧長度關(guān)系的圖像.(1)根據(jù)圖像求該彈簧勁度系數(shù)k＝________N/m.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)圖像與x軸的交點坐標(biāo)大于L0的原因是_________________________.

50彈簧自身重力的影響命題點二實驗創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度一實驗器材和數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新例3小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，以測量冰墩墩玩具的質(zhì)量.主要實驗步驟如下.(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g.甲(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示：序號12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點，繪制圖線.乙【答案】(3)如圖所示(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖丙所示，此時橡皮筋的長度為_______cm.

(5)由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為________g(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

丙15.30

126【解析】(4)由圖可知刻度尺的分度值為1

mm，故讀數(shù)l＝15.30

cm.(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為x0，則n1mg＝k(l1－x0)，n2mg＝k(l2－x0)，設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－x0)，聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得m1≈126

g.創(chuàng)新角度二實驗方案的創(chuàng)新例4實驗室中有5根一模一樣的彈簧，小明想測量這批彈簧的勁度系數(shù)，將彈簧等間距懸掛在水平鐵架臺上，如圖甲所示，1號彈簧不掛鉤碼，2號掛1個鉤碼，3號掛2個鉤碼，依此類推，鉤碼均相同(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字).(1)為了更直觀地呈現(xiàn)彈力大小F與伸長量Δx的關(guān)系，小明以1號彈簧末端指針中點為原點，作出豎直的y軸及水平的x軸，其中y軸代表________，x軸代表________(填“F”或“Δx”).

(2)為測量彈簧的伸長量，小明取來一把米尺，豎直放置在地上，米尺的100cm刻度剛好與1號彈簧末端指針中點在同一水平線上，測量2號彈簧末端指針中點位置時，如圖乙所示，則此時彈簧伸長量為________cm.

Δx

F

4.50