高考一轮物理 第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系文档格式.docx
《高考一轮物理 第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考一轮物理 第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系文档格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![高考一轮物理 第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系文档格式.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2022-10/1/395b12fa-9a89-49e5-a2dd-ad7a6c688e65/395b12fa-9a89-49e5-a2dd-ad7a6c688e651.gif)
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.
(4)为完成该实验,设计的实验步骤如下:
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0;
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式.首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;
F.解释函数表达式中常数的物理意义;
G.整理仪器.
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:
_____________________.
【答案】
(1)刻度尺
(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)200 (4)CBDAEFG
[借题悟法·
核心点拨]
1.实验器材的选用[第
(1)问]
弹簧的伸长量应由刻度尺测出.
2.实验原理的理解与应用[第
(2)问]
(1)应先测出不挂钩码时弹簧的自然长度l0,
再测出悬挂钩码后弹簧的长度l,则x=l-l0.
(2)注意弹簧所受外力与弹簧伸长量的对应关系.
3.实验数据的处理[第(3)问]
Fx图线的斜率等于弹簧的劲度系数.
4.实验操作步骤的排序[第(4)问]
(1)测量弹簧长度的刻度尺应在弹簧附近竖直固定.
(2)弹簧的原长l0应在弹簧自然下垂状态下测定.对应
[母题迁移]
1.(2017·
烟台模拟)某中学的物理兴趣实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时,分成了两组来进行探究分析.
图实22
(1)小组甲对两个劲度系数不同的弹簧A和弹簧B进行了探究,根据测量的实验数据以弹簧的伸长量x为纵坐标,以弹簧的弹力F为横坐标,在同一坐标系中作出了两弹簧的图象,从图象上看两弹簧的图线的后半段均向上发生了弯曲,其原因是______________________,如果选用其中的一个弹簧制作成精确度比较高的弹簧测力计,则应选________(填“A”或“B”).
(2)小组乙的同学完成了如下的操作:
a.将带铁夹的铁架台放在水平桌面上,将弹簧的一端固定在铁夹上使其呈自然状态,并在竖直的弹簧附近平行弹簧固定一刻度尺
b.以弹簧的伸长量x为纵坐标,以弹簧的弹力F为横坐标,根据以上测量的数据在坐标系中描点,并用一条平滑的线连接起来
c.写出弹簧的弹力与弹簧形变量的关系式,并对该关系式中的常量进行解释
d.从刻度尺上读出弹簧下端不悬挂钩码时,弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度值,记为L0
e.然后在弹簧的下端依次悬挂1、2、3、4…个钩码,当弹簧稳定时,依次读出弹簧下端所对应的刻度值,分别记为L1、L2、L3、L4…并将对应的数据记录在表格中,随后将钩码取下
请将以上的实验步骤按照正确的顺序排列,将步骤前的字母填在横线上:
___________________________________________________________.
【解析】
(1)图象后半段向上弯曲表明弹簧已经超过了其弹性限度;
若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧A,因为弹簧A的劲度系数较小,较小的力能使弹簧A发生较明显的形变,便于测量.
(2)实验步骤的排列顺序为adebc.
【答案】
(1)弹簧已经超过了其弹性限度 A
(2)adebc
2.(2015·
福建高考)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.
图实23
(1)图实23甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;
图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为________cm;
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是________;
(填选项前的字母)
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是____________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________.
【导学号:
92492102】
【解析】
(1)弹簧伸长后的总长度为14.66cm,则伸长量Δl=14.66cm-7.73cm=6.93cm.
(2)逐一增挂钩码,便于有规律地描点作图,也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧.
(3)AB段明显偏离OA,伸长量Δl不再与弹力F成正比,是超出弹簧的弹性限度造成的.
【答案】
(1)6.93
(2)A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
考点二|数据处理与误差分析
[母题]某学校物理学习小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”.
(1)如图实24甲所示,将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上,旁边放置一刻度尺,刻度尺的零刻度线跟O点对齐,在弹簧的下部A处做一标记,如固定一个指针.在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50g),指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数,刻度x随挂钩上的钩码的重力F的不同而发生变化,将实验测得的相应F、x各点描绘在图乙中.请在图乙中描绘出x随F变化的图象.由图象得出弹簧的劲度系数kA=________N/m(结果取两位有效数字);
此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长量Δx的关系是________.
甲 乙
图实24
(2)如果将指针固定在A点的下方P处,再作出x随F变化的图象,得出弹簧的劲度系数与kA相比,可能是________.
A.大于kA B.等于kA
C.小于kAD.无法确定
(3)如果将指针固定在A点的上方Q处,再作出x随F变化的图象,得出弹簧的劲度系数与kA相比,可能是________.
A.大于kAB.等于kA
【解析】
(1)如图所示直线的斜率的倒数表示弹簧的劲度系数,即k=
,代入数据得kA=
N/m=32N/m,所以弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长量Δx的函数关系是F弹=32Δx.
(2)如果将指针固定在A点下方P处,由于弹簧形变量均没有变化,故再作出x随F变化的图象,得出弹簧的劲度系数不会发生变化,故选B.
(3)如果将指针固定在A点的上方Q处,显然测得的弹簧形变量小了,故得出的弹簧的劲度系数将变大,故选A.
【答案】
(1)如图所示 32 F弹=32Δx
(2)B (3)A
1.描点法作图[第
(1)问]
(1)由于实验存在误差,依据实验数据描出的点可能不完全在一条直线上.
(2)连线时应让直线通过尽量多的点,不在直线上的点尽量对称地分布在直线两侧,偏离直线较远的点应舍去.
2.数据处理[第
(1)问]
(1)FΔx图线和Fx图线的斜率均表示弹簧的劲度系数.
(2)xF图线的斜率的倒数表示弹簧的劲度系数.
3.实验误差分析[第
(2)(3)问]
(1)指针固定在A点的正下方P处,影响每次测量时x的大小,但并不影响对应图线的斜率.
(2)指针固定在A点的正上方Q处,相当于弹簧的长度变短,将使劲度系数测量值变大.
1.某同学用如图实25甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:
(重力加速度g取10m/s2)
砝码质量m/(×
102g)
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
标尺刻度x/(×
10-2m)
15.00
18.94
22.82
26.78
30.66
34.60
42.00
54.50
(1)根据所测数据,在坐标纸(如图乙所示)上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为________N/m.
92492103】
甲 乙
图实25
【解析】
(1)根据表中数据,在坐标方格上描点,用平滑的曲线连接各点得到如图所示的曲线.
(2)由图可知,在0~5.0N范围内x与m成直线关系,满足胡克定律
由mg=kx可得,x=
m,对应图线可得:
=0.4,k=25N/m.
【答案】
(1)见解析
(2)0~5.0 25
2.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图实26甲连接起来进行探究.
图实26
钩码数
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
(1)某次测量如图乙所示,指针示数为________cm.
(2)在弹性限度内,将50g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数LA和LB如表.用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m(重力加速度g取10m/s2).由表中数据________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.【导学号:
92492104】
【解析】
(1)刻度尺读数时需要估读到精确位的下一位,由题图可知指针示数为16.00cm,考虑到误差范围,15.95~16.05cm均算对.
(2)由胡克定律F=kx,结合题表中数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1=
N/m=12.5N/m,考虑到误差范围,12.2~12.8N/m均算正确;
根据表中数据可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx′,也可以根据F=k′x′计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过做Fx图象处理,图象的斜率即等于弹簧的劲度系数).
【答案】
(1)16.00(15.95~16.05均正确)
(2)12.5(12.20~12.80均正确) 能
考点三|实验拓展与创新
●创新点1 实验数据处理方