《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-實(shí)驗(yàn)2

第二章實(shí)驗(yàn)二1．(多選)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【答案】AB【解析】本實(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，以改變彈簧的拉力，來(lái)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，所以選A、B．2．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長(zhǎng)L的關(guān)系圖像，如圖所示．根據(jù)圖像回答以下問(wèn)題．(1)彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)_______．(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______．(3)分析圖像，總結(jié)出彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為_(kāi)_______________．【答案】(1)10cm(2)1000N/m(3)F＝1000(L－0.10)N【解析】由題圖知，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧長(zhǎng)10cm，即彈簧原長(zhǎng)為10cm，彈簧的勁度系數(shù)等于圖像的斜率，即k＝eq\f(40,14－10×10－2)N/m＝1000N/m，由數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可得彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為F＝1000(L－0.10)3.(2017屆衡陽(yáng)三模)某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系．甲乙丙(1)如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái)，在上端的托盤(pán)中依次增加砝碼，測(cè)得相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝______N/m.(g取9.8m/s砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長(zhǎng)度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示；調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小相等．(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______．(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙所示，由圖可知，v與x成__________關(guān)系，由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧，彈性勢(shì)能與彈簧的__________成正比．【答案】(1)50(3)滑塊的動(dòng)能(4)正比壓縮量的平方【解析】(1)表格中，當(dāng)50g時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為8.62cm，當(dāng)100g時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為7.63cm，當(dāng)150g時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為6.66cm，根據(jù)胡克定律得F＝kΔx，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為x0，則列式0.05×9.8＝k(x0－0.0862)，0.1×9.8＝k(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；當(dāng)釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能．(4)根據(jù)v與x的關(guān)系圖可知，圖線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，且是傾斜直線，則v與x成正比．由動(dòng)能表達(dá)式，動(dòng)能與速度的大小平方成正比，而速度的大小與彈簧的壓縮量成正比，因此彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的壓縮量的平方成正比．4．(2017屆溫州二模)圖甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)情景．用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺(tái)的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出)．所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_(kāi)_______cm；(2)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖像；(3)由圖像求出該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)______N/m、彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)_____cm.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)【答案】(1)63.60(2)如圖所示(3)24.355.2【解析】(1)由圖可知，刻度尺的最小分度為0.1cm，故讀數(shù)為(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出對(duì)應(yīng)的圖像如圖所示．(3)由胡克定律可知，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，則可知k＝eq\f(1.7,0.62－0.55)N/m＝24.3N/m.圖像與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為彈簧的原長(zhǎng)，則可知，原長(zhǎng)為55.2cm.5．某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0＝4.6cm，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)在下圖中作出F－x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(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是______________________．【答案】(1)如下圖所示(2)50(3)彈簧自身重力的影響【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)描成的點(diǎn)有時(shí)不會(huì)完全在一條直線上．這時(shí)所作直線應(yīng)盡量多地通過(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)由刻度尺作圖即可．(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ΔF＝kΔx得k＝eq\f(ΔF,Δx)＝50N/m，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自然狀態(tài)下的原長(zhǎng)．6．(2017屆高安校級(jí)模擬)某同學(xué)利用圖甲所示裝置來(lái)研究彈簧彈力與形變的關(guān)系.設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如下：A、B是質(zhì)量均為m0的小物塊，A、B間由輕彈簧相連，A的上面通過(guò)輕繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪與一個(gè)輕質(zhì)掛鉤相連．掛鉤上可以掛上不同質(zhì)量的物體C．物塊B下放置一壓力傳感器．物體C右邊有一個(gè)豎直的直尺，可以測(cè)出掛鉤的下移的距離．整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度g＝9.8m/s2(1)不懸掛物塊C，讓系統(tǒng)保持靜止，確定掛鉤的位置O，并讀出壓力傳感器的示數(shù)F0；(2)每次掛上不同質(zhì)量的物塊C，用手托出，緩慢釋放．測(cè)出系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)掛鉤相對(duì)O點(diǎn)下移的距離xi，并讀出相應(yīng)的壓力傳感器的示數(shù)Fi；(3)以壓力傳感器示數(shù)為縱軸，掛鉤下移距離為橫軸，根據(jù)每次測(cè)量的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作出F－x圖像如圖乙所示．①由圖像可知，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為彈簧彈力與彈簧形變量成________(填“正比”“反比”或“不確定關(guān)系”)；②由圖像可知：彈簧勁度系數(shù)k＝________N/m；③如果掛上物塊C的質(zhì)量mC＝3m0，并由靜止釋放．當(dāng)壓力傳感器的示數(shù)為零時(shí)，物塊C的速度v0＝【解析】①對(duì)B分析，根據(jù)平衡有F彈＋mg＝F，可知F與彈簧彈力成線性關(guān)系，又F與x成線性關(guān)系，可知彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比．②由題意可知，F(xiàn)－x圖線斜率的絕對(duì)值表示彈簧的勁度系數(shù)，則k＝eq\f(19.6,0.2)N/m＝98N/m.③未掛物塊C時(shí)，彈簧處于壓縮，彈力等于m0g，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，可知彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，彈力為m0g，可知彈簧的壓縮量和伸長(zhǎng)量相等，則彈簧的彈性勢(shì)能不變，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒知，(mC－m0)gh＝eq\f(1,2)(mC＋m0)v2，因?yàn)閔＝0.2m，mC＝3m0，代入數(shù)據(jù)解得v0＝7．(2017屆永州模擬)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)把兩根輕彈簧按如圖甲所示連接起來(lái)進(jìn)行探究．(1)某次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，指針示數(shù)為_(kāi)_____cm.(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表格所示．用表中數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m，彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(取g＝10m/s2鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7119.7123.7027.70LB/cm29.9635.7641.5547.34【解析】(1)指針示數(shù)為16.00(2)表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力的變化量ΔF＝0.5N時(shí)，彈簧形變量的變化