2020高考物理大一轮复习实验02探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

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2022届高考物理一轮复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系实验溯本求源●注意事项1．不要超过弹性限度实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度．2．尽量多测几组数据要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据．3．观察所描点的走向不要画折线．●误差分析1．产生原因(1)钩码标值不准确．(2)弹簧长度测量不准确．(3)描点、作图不准确．2．减小方法(1)弹簧一端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数．(2)固定刻度尺，多测几次．(3)坐标轴的标度尽量大一些，描线时让尽量多的点落在线上或均匀分布于线的两侧．实验热点探究热点一教材原型实验例1 一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________．A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(l，m)对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来；B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，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……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；E．由图象找出ml间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速度取g＝10 m/s2)；求出弹簧的劲度系数．(2)图为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线．(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：________.(4)此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k＝________ N/m.(计算结果保留三位有效数字)(5)如果将指针分别固定在图示A点上方的B处和A点下方的C处，作出钩码质量m 和指针所对刻度l的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数k B、k C.k B、k C与k 相比，可能是________．(请将正确选项的字母填在横线处)A．k B大于k B．k B等于kC．k C小于k D．k C等于k练1 在探究弹力和弹簧的关系实验中，小明同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力F的关系如图a所示，由图求得弹簧乙的劲度系数为__________N/m.若要在两根弹簧中选用一个来制作精度较高的弹簧测力计，应选弹簧__________；用制作好的弹簧测力计来测量物体的重力，如图b 所示，物体重__________N.练2 [2018·全国卷Ⅰ，22]如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留3位有效数字)．热点二实验拓展创新题型1|实验装置改进例2 [2019·海南]某同学利用图a的装置测量轻弹簧的劲度系数．图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂砝码(实验中，每个砝码的质量均为m＝50.0 g)．弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在刻度尺上读出．实验步骤如下：①在绳下端挂上一个砝码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触；②系统静止后，记录砝码的个数及指针的位置；③逐次增加砝码个数，并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)；④用n表示砝码的个数，l表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内．回答下列问题：(1)根据下表的实验数据在图b中补齐数据点并做出ln图象．(2)ln图线的斜率α表示，表达式为k＝________.若g取9.8 m/s2，则本实验中k＝________N/m(结果保留3位有效数字)．题型2|实验器材与方法的创新例3 用如图所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系．轻弹簧上端固定一只力传感器．然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出．用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量．测量数据如表格所示：(1)以x量关系的图线．(2)由图线求得该弹簧的劲度系数为________(保留两位有效数字)．题型3拓展实验——探究橡皮筋伸长与所受拉力的关系例4 [2020·宝鸡质检]某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L0的橡皮筋的上端固定在O点，下端挂一重物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N点，静止时记录下N点的位置a，请回答：(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F，用刻度尺测量橡皮筋ON的长为L及N点与O点的水平距离为x，则橡皮筋的劲度系数为________________(用所测物理量表示)．(2)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N点的位置b，发现O、a、b三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是________．A．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大B．两次拉力传感器显示的拉力示数相同C．第二次所用的橡皮筋的劲度系数小D．第二次所用的橡皮筋的劲度系数大练3 [2021·江苏模拟]小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力．他设计了如图1所示的实验装置，其中MN是一条长20 cm、电阻为20 Ω的均匀电阻丝．电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱．将电阻线固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动．直流电源的电动势为4.5 V，内阻可忽略．将电阻箱的阻值设定为40 Ω，当拉力为0时，P刚好触及到电阻丝的顶点M，此时让接入的电压表读数为0.(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)．(2)当P触及到端点N时，电压表的读数为________V.(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图2所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为________．练4 [2020·深圳中学第六次月考]某研究性学习小组的同学设计了探究轻质弹簧的相关特性的实验．(1)如图甲所示，将轻质弹簧上端固定于铁架台上，在弹簧下端依次增加钩码的个数，测量出弹簧相应的长度(在弹性限度内)，部分数据已经填入表格中，由这些数据可得出该弹簧的劲度系数k＝________N/m(重力加速度g取10 m/s2)；(2)(不粘连)一质量为m、带有挡光片的小滑块，将弹簧压缩到位置P后由静止释放．当光电门到P点的距离为x时(x大于弹簧的压缩量)，测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为Δt，已知挡光片的宽度为d，则小滑块到达光电门的动能E k＝________.只改变光电门的位置，测出多组数据(每次小滑块都能通过光电门)，并作出E kx图象如图丙所示．已知该图线斜率的绝对值为k0，纵轴截距为b，则可知小滑块与木板间的动摩擦因数为________，释放小滑块时弹簧的弹性势能E p＝________.(均用题给物理量字母表示)实验二探究弹力和弹簧伸长的关系例1 解析：(3)ml图线的斜率k′＝1.25 kg/m，弹簧的劲度系数k＝k′g，则弹簧弹力和长度l的关系为F＝gk′(l－l0)l0＝15×10－2 m，所以F＝12.5(l－0.15)(4)k＝k′g＝1.25×10 N/m＝12.5 N/m(5)指针固定在B处，测量弹簧伸长量时偏小，由F＝kΔl可知，k偏大，A正确；指针固定在C处，不影响弹簧伸长量的测量，k值不变，D正确．答案：(1)CBDAE(2)如图所示(3)F＝12.5(l－0.15) (4)12.5 (5)AD练1 解析：注意该图象中纵坐标表示伸长量，横坐标表示拉力，斜率的倒数表示＝200 N/m.由于甲的劲度系数小，因此其精度弹簧的劲度系数，由此可求出k乙＝5−00.025−0高，若要在两根弹簧中选用一个来制作精度较高的弹簧测力计，应选弹簧甲．用制作好的弹簧测力计来测量物体的重力，如题图b所示，物体重4.0 N.答案：200 甲 4.0练2 解析：①主尺读数3.7 cm ，即37 mm ，游标卡尺第15刻度线与主尺上某刻度线对齐，所以总读数为37 mm ＋15×120 mm ＝37.75 mm ＝3.775 cm ；②由F ＝k Δx 得k ＝F Δx ＝mg x 2−x 1＝0.100×9.8(3.775−1.950)×10−2 N/m ＝0.981.825×10−2N/m≈53.7 N/m 答案：3.775 53.7例2 解析：(1)描出点后，作出图线如答案图所示． (2)l n 图线的斜率为α＝Δl Δn由胡克定律有ΔF ＝k Δl 即Δnmg ＝k Δl联立以上各式可得：k ＝mg α 由图可得：斜率约为：α＝0.48×10－2 劲度系数约为：k ＝102 N/m 答案：(1)图线如图所示(2)mg α102 例3 解析：横轴表示伸长量x ，纵轴表示弹力F ，按照表格数据，描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数．答案：(1)如图(2)75 N/m(73～77 N/m 均对)例4 解析：(1)设轻质弹簧与竖直方向的夹角为θ，重物的重力为G .结点N 在竖直向下的拉力(大小为G )、轻质弹簧对其的拉力T 和水平拉力F 作用下处于平衡状态，有sin θ＝F T ，其中sin θ＝x L ，T ＝k (L －L 0)，解得k ＝FL x (L −L 0). (2)由(1)还可得F ＝G tan θ，T ＝G cos θ因为两次实验中G 、θ均相同，所以两次拉力传感器显示的拉力示数相同，两次轻弹簧的拉力也相同，而轻弹簧的原长相同，第二次所用的轻质弹簧的伸长量大，由胡克定律知第二次所用的轻质弹簧的劲度系数小．答案：(1)FL x (L −L 0)(2)BC 练3 解析：(1)当拉力为0时，P 刚好触及到电阻丝的端点M ，此时让接入的电压表读数为0，即整个电路中，MN 相当于滑动变阻器，采用分压式接法，故连接图如图所示：(2)当P 触及到端点N 时，电压表的读数即MN 电阻分得的电压，根据闭合电路的欧姆定律可知U ＝E R MN +R 电阻箱R MN ＝1.50 V.(3)由图2可知，x ＝0.5F ，x 段电阻大小为r ＝x 20×20＝0.5F .根据闭合电路的欧姆定律可知U ＝E R MN +R 电阻箱·r ，解得F ＝803U . 答案：(1)见解析 (2)1.50 (3)F ＝803U 练4 解析：(1)由表中数据可得，弹簧的劲度系数为k ＝F x ＝mg x＝25 N/m ； (2)小滑块通过光电门的速度v ＝d Δt ，小滑块到达光电门时的动能E k ＝12mv 2＝12m (d Δt )2；从释放小滑块到小滑块通过光电门，根据能量守恒可得E k ＝E p －μmgx ，E k x 图象斜率的绝对值为k 0，纵轴截距为b ，则E p ＝b ，k 0＝μmg ，解得小滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝k 0mg .答案：(1)25 (2)12m (d Δt )2 k 0mg b。

高考物理大一轮复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系课件新人教版

考点一实验原理及操作
• 【例1】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．
• (1)为完成实验，还需要的实验器材有：____________． • (2)实验中需要测量的物理量有：______________． • (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求
• 2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函数表达式中常数的物理意义．
• 误差分析
• 1．钩码标值不准确造成系统误差． • 2．弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差．
• 注意事项
• 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．
• 2．每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些．
考点二数据处理及误差分析
• (1)根据表中数据作出F－x图线；
• (2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m.
• (3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是 _____________________________ _。
答案解析
• (3)由题意知，测弹簧的原长L0时，弹簧是平放在桌面上
钩码个数 0 1 2 3 ⋮
长度 l0＝ l1＝ l2＝ l3＝
⋮
伸长量x
x1＝l1－l0 x2＝l2－l0 x3＝l3－l0
⋮
钩码质量m
m1＝ m2＝ m3＝
⋮
弹力F
F1＝ F2＝ F3＝
⋮
• 数据处理
• 1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．

最新2020版高考物理一轮复习：实验2_探究弹力和弹簧伸长的关系_含答案

必修一第二章实验二1．(2015·四川理综)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝__25.85__cm。

在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。

已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝__0.98__N(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)。

要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是__弹簧原长__。

作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

导学号51342222[解析]刻度尺的最小分度是1mm，读数要估读到0.1mm，所以读数是25.85cm。

两个钩码的重力G2＝2mg＝2×50×0.001×9.8N＝0.98N，所以弹簧弹力F2＝0.98N。

弹簧的伸长量＝弹簧长度－弹簧的原长，所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度，即需要测量弹簧的原长。

2．(2015·福建理综)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

导学号51342223(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；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__6.93__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__A__；(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__钩码重力太大，超过了弹簧的弹性限度__。

(新课标)2020年高考物理一轮总复习实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系教案

实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系[实验目的]1．探究弹力与弹簧伸长量的定量关系．2．学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据．[实验原理]1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了．[实验器材]铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔．[实验步骤]1．将弹簧挂在支架上，测量弹簧的原长l0.2．在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l.3．求出弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)．4．改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在下列表格中．记录表：弹簧原长l0＝ cm.1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．[误差分析]1．弹簧拉力大小的不稳定易造成误差，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，测量时尽量精确地测量弹簧的长度．3．在F－x图象上描点、作图不准确带来误差．[注意事项]1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测量弹簧的原长时要让它自然下垂．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以减小误差．4．测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．5．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小．6．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．7．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．[实验改进]本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自身重力的影响．1．一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杆，在水平方向做实验；另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度．2．利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，计算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图甲、乙所示)，分析图象得出结论．热点一实验原理与操作[典例1] 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为完成实验，还需要的实验器材有： .(2)实验中需要测量的物理量有： .(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为 N/m.图线不过原点的原因是由于．(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： .解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量．(2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)．(3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入F＝kx可得k＝200 N/m，由于弹簧自身存在重力，使得弹簧不加外力时就有形变量．(4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG.答案：(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)(3)200 弹簧自身存在重力(4)CBDAEFG1．(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，以下说法正确的是( )A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列选项中的( )解析：(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探究弹力和弹簧伸长量的关系，并且拉力与重力平衡，所以选A、B.(2)由于考虑到弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x＞0所以选C.答案：(1)AB (2)C热点二实验数据的处理[典例2] (2014·全国卷Ⅱ)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.将表中数据补充完整：① ；② .(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图给出的坐标纸上画出1k－n 图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝ N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝ N/m.解析： (1)①k ＝mg Δx ＝0.100×9.80(5.26－4.06)×10－2 N/m ＝81.7 N/m ；②1k ＝181.7 m/N ＝0.012 2 m/N. (2)1k－n 图象如图所示．(3)由作出的图象可知直线的斜率为5.72×10－4 m/N ，故直线方程满足1k＝5.72×10－4n m/N ，即k ＝1.75×103n N/m(在1.67×103n ～1.83×103n之间均正确)．由于60圈弹簧的原长为11.88cm ，则n 圈弹簧的原长满足n l 0＝6011.88×10－2，代入数值，得k ＝3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均正确)．答案：(1)①81.7 ②0.012 2 (2)图见解析(3)1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n 之间均正确) 3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均正确)2．(2018·广东惠州博罗中学模拟)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在方向(填“水平”或“竖直”)．②弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为L 0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x ；在砝码盘中每次增加10 g 砝码，弹簧长度依次记为L 1至L 6，数据如下表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为，由表可知所用刻度尺的最小分度为． ③图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与的差值(填“L 0或L x ”)．④由图可知弹簧的劲度系数为 N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为 g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s 2)．解析： (1)用铁架台，一定是竖直悬挂，所以弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向； (2)由于弹簧自身有重力，悬挂后，当弹簧稳定后，记下弹簧的长度；(3)用毫米刻度尺测量长度是要估读到分度值的下一位，记录数据的最后一位是估读位，故数据L 3记录不规范，由表可知所用刻度尺的最小分度为1mm ；(4)若纵轴是砝码的质量，没有考虑砝码盘的重力的影响，所以横轴是弹簧长度与悬挂砝码盘时的长度L x 的差．(5)根据胡克定律公式ΔF ＝k Δx ，有k ＝ΔF Δx ＝60×10－3×9.8(39.30－27.35)×10－2 N/kg≈4.9 N/kg；由表格得到，弹簧原长为：L 0＝25.35 cm ；挂砝码盘时：L x ＝27.35 cm ；根据胡克定律，砝码盘质量为：M ＝k (L x －L 0)g ＝4.9×(27.35－25.35)×10－29.8kg ＝0.01 kg ＝10 g.答案：竖直稳定 L 3 1 mm L x 4.9 10热点三实验的改进与创新以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥于教材，体现开放性、探究性等特点．1．将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实验．消除了弹簧自重的影响．2．弹簧的弹力直接由力传感器测得．创新点一实验原理的创新——并联弹簧[典例3] 在探究弹力和弹簧伸长量的关系时，某同学先按图(a)对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图(b)进行探究．在弹性限度内，将质量为m ＝50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图(a)、图(b)中弹簧的长度L 1、L 2如表所示．已知重力加速度g ＝ N/m.由表中数据 (填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数．解析：分析表中L 1的长度变化量与钩码数量的关系．钩码数量和弹簧常量的关系为钩码逐增加一个，弹簧长度伸长约1 cm ，所以弹簧劲度系数k 1＝ΔF Δl ＝mg Δl ＝0.50 N 0.01 m ＝50 N/m.分析图(b)中可得，每增加一个钩码，弹簧伸长约0.3 cm ，即k 1×0.003＋k 2×0.003＝mg ，根据弹簧甲的劲度系数可以求出弹簧乙的劲度系数．答案：50 能创新点二实验方法的创新[典例4] 在探究弹力和弹簧伸长量的关系并测量弹簧的劲度系数的实验中，所使用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度．(1)某同学通过以上实验测量后把6组实验数据描点在坐标系图乙中，请作出F －L 图线． (2)由此图线可得出该弹簧的原长L 0＝ cm ，劲度系数k ＝ N/m.(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：；缺点在于： . 解析：(1)F －L 图线如图所示(2)图象的横截距表示弹力为零时的弹簧的长度，此时弹簧的长度为原长，所以弹簧的原长L 0＝5 cm ，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，故有k ＝ΔF Δx ＝1.60.08N/m ＝20 N/m. (3)根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：(4)间存在的摩擦会造成实验误差．答案：(1)如图所示 (2)5 20 (3)见解析 (4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差创新点三实验器材的创新[典例5] 用如图甲所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系．轻弹簧上端固定一个力传感器，然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出．用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量．测量数据如表格所示：(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能够正确反映弹力与伸长量关系的图线．(2)由图线求得该弹簧的劲度系数为 (保留两位有效数字)．解析：横轴表示伸长量x，纵轴表示弹力F，按照表格数据，描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数．答案：(1)如图所示(2)75 N/m1．某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，在弹簧下端挂2个相同钩码，静止时弹簧长度是l2.已知每个钩码质量是m，当地重力加速度g，挂2个钩码时，弹簧弹力F＝；该弹簧的劲度系数是．答案：(1)2mgmg l2－l12．(1)某同学在探究“弹力和弹簧伸长量的关系”时，实验步骤如下：安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝ _ cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是 _．作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．(2)该同学更换弹簧，进行重复实验，得到如图丙所示的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线，由此可求出该弹簧的劲度系数为 N/m.图线不过原点的原因是．解析：(1)由mm刻度尺的读数方法可知图乙中的读数为：25.85 cm；本实验中需要是弹簧的形变量，故还应测量弹簧的原长．(2)有图象可知，斜率表示弹簧的劲度系数，k＝70.035＝200 N/m；图线不过原点的原因是由于弹簧有自重，使弹簧变长．答案：(1)25.85 弹簧原长(2)200 弹簧有自重3．(2018·四川高三理科综合)某同学为研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系，做了如下实验：①如图1所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上．②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离l1、l2……量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2……④在坐标纸上做出1cos α－l的图象如图所示．完成下列填空：(1)已知重力加速度为g ，当橡皮筋与OA 0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为 (用g 、 m 、α表示)．(2)取g ＝10 m/s 2，由图2可得橡皮筋的劲度系数k ＝ N/m ，橡皮筋的原长l 0＝ m ．(结果保留2位有效数字)解析：(1)对结点受力分析，根据共点力平衡可知mg ＝T cos α，解得T ＝mgcos α；(2)在竖直方向，合力为零，则kl cos α＝mg ，解得1cos α＝kl mg ，故斜率k ′＝kmg，由图象可知斜率k ′＝100，故k ＝mgk ′＝100 N/m ；由图象可知，直线与横坐标的交点即为弹簧的原长，为0.21 m. 答案：(1)mgcos α(2)1.0×1020.214．某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x ，实验得到了弹簧指针位置x 与小盘中砝码质量m 的图象如图乙所示，取g ＝10 m/s 2.回答下列问题．(1)某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为 cm.(刻度尺单位为：cm) (2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为 N/m.(结果保留两位有效数字) (3)另一同学在做该实验时有下列做法，其中错误的是． A ．刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐 B ．实验中未考虑小盘的重力C ．读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取D ．在利用x －m 图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据．解析：(1)刻度尺的最小分度为0.1 cm ，故读数为18.00 cm. (2)结合mg ＝kx ，得x ＝gkm ，由图可知k ＝0.08×100.42－0.15N/m≈3.0 N/m.(3)读数时开始时的零刻度应与弹簧上端对齐才能准确测量，故A 错误；本实验中可采用图象进行处理，故小盘的重力可以不考虑，故B正确；在读指针的位置时，应让弹簧指针静止之后再读取，故C错误；当拉力超过弹性限度时，将变成曲线，不再符合胡克定律，故应舍去，故D正确．答案：(1)18.00 (2)3.0 (3)AC5. (2019·湘潭凤凰中学月考)某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中，按图所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指针P，实验时的主要步骤是：①将指针P移到刻度尺l01＝5cm处，在弹簧挂钩上挂上200 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；②取下钩码，将指针P移到刻度尺l02＝10cm处，在弹簧挂钩上挂上250 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；③取下钩码，将指针P移到刻度尺l03＝15cm处，在弹簧挂钩上挂上50 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；④重复③步骤，在每次重复③时，都将指针P下移5cm，同时保持挂钩上挂的钩码质量不变．将实验所得数据记录、列表如下：(1)重力加速度g取10 m/s2.在实验步骤③中，弹簧的原长为15cm时，其劲度系数k＝N/m.(2)同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数 (填选项前的字母)．A．不变B．越大C．越小解析：(1)挂50 g钩码时，弹簧的弹力为0.5 N，根据胡克定律得：k＝FΔx＝0.5(16.67－15.00)×10－2N/m≈30 N/m.(2)对第3、4、5次数据分析，弹簧弹力相等，同一根弹簧，原长越长，形变量越大，根据胡克定律F＝kx知，弹簧的劲度系数越小，故选C.答案：(1)30 (2)C。

2020届高考物理一轮复习人教版实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系PPT课件(共18张)

实验器材
铁架台、弹簧、钩码、天平、刻度尺、坐标纸、铁夹等。
实验步骤
1.安装实验仪器。将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,让其
自然下垂,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为 1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直。
2.用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度 l0,即原长。
课前自测
第二单元相互作用
解析
超出弹性限度,弹力与伸长量就不成正比了。根据胡克定律知劲度系数 k=��, 分别计算出甲弹簧的劲度系数为 66.7 N/m,乙为 200 N/m。要制作一个精
确度较高的弹簧测力计,则应选劲度系数小的弹簧,即弹簧甲。
考点巧讲
第二单元相互作用
一数据处理及分析
乘以重力加速度,即
k=27
.5× 10-3 × 8×0.01
10
N/m=3.44
N/m。
(2)即使考虑砝码盘质量,得到的图乙也是与原图线平行的一条斜线,斜率不变,
不影响劲度系数。
课前自测
2.(2018 安徽合肥 10 月测验)为了探究弹力 F 与弹簧伸长量 x
的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根
劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20 N/m。
(3)记录数据的表格如下表。
次数
1
2
3
4
5
6
弹力 F/N
弹簧的长度 L/(×10-2 m)
(4)优点:可以避免弹簧自身重力对实验的影响。缺点:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差。
第二单元相互作用
2020新亮剑高考总复习
第二单元
相互作用
第二单元相互作用

【名校专用】新课标高考物理一轮复习第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系教案

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系[基本要求][数据处理]1.以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点.2.按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线.所画的点不一定正好都在这条图线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同.3.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义.[误差分析]1.钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差.2.画图时描点及连线不准确也会带来误差.[注意事项]1.安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧.2.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度.3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据.4.观察所描点的走向：不要画折线.5.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.考向1 对实验操作的考查[典例1] (2015·福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；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_________________________________________.[解析] (1)图乙的示数为14.66 cm，所以弹簧的伸长量为(14.66－7.73) cm＝6.93 cm.(2)为了得到较多的数据点，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码弹簧的长度和钩码的总重力，即A正确.(3)不遵循胡克定律，说明超出了弹簧的弹性限度.[答案] (1)6.93 (2)A (3)超过弹簧的弹性限度(1)实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度.(2)作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧.考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] 某同学做实验探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数k.他先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺面上.当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；…；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7.(1)下表记录的是该同学已测出的6个数值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和.37中.(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d 1＝L 4－L 0＝6.90 cm ，d 2＝L 5－L 1＝6.90 cm ，d 3＝L 6－L 2＝7.00 cm.请你给出第四个差值：d 4＝＝ cm.(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g 砝码，弹簧平均伸长量ΔL .ΔL 用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为：ΔL ＝ .代入数据解得ΔL ＝ cm.(5)计算弹簧的劲度系数k ＝ N/m.(g 取9.8 m/s 2)[解析] (1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L 5、L 6(估读位不正确).(2)用分度值是毫米的刻度尺测量时，应正确读数并记录到毫米的下一位，由题图知L 3＝6.85 cm ，L 7＝14.05 cm.(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d 4＝L 7－L 3＝14.05 cm －6.85 cm ＝7.20 cm.(4)ΔL ＝d 1＋d 2＋d 3＋d 44×4＝6.90＋6.90＋7.00＋7.2016cm ＝1.75 cm. (5)ΔF ＝k ·ΔL ，又ΔF ＝mg ，所以k ＝ΔF ΔL ＝mg ΔL ＝0.05×9.80.017 5N/m ＝28 N/m. [答案] (1)L 5 L 6 (2)6.85(6.84～6.86) 14.05(14.04～14.06) (3)L 7－L 37.20(7.18～7.22) (4)d 1＋d 2＋d 3＋d 44×4 1.75 (5)28实验数据处理的三种方法(1)图象法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力F 为纵轴，弹簧的伸长量x 为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线.(2)列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数.(3)函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系.考向3 实验创新与改进本实验需要测量的物理量是弹力和弹簧的伸长量，命题创新的方向有：1.运用k ＝ΔF Δx来处理数据. (1)将“弹力变化量”转化为“质量变化量”；(2)将“弹簧伸长量”转化为“弹簧长度变化量”.2.将弹簧平放在桌面上，消除弹簧自身重力的影响.3.利用计算机及传感器技术，得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象.4.将弹簧换为橡皮条.[典例3] (2017·湖南益阳调研)弹簧的弹力与其形变量是遵循胡克定律的.其实橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x 与弹力F 成正比，即F ＝kx ，其中k 是一个比例系数，类似于弹簧的劲度系数，k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关.理论与实验都表明k ＝YS L，其中Y 是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量.(1)物理公式能够反映物理量的单位关系，则在国际单位制中，杨氏模量Y 的单位应该是( )A.NB.mC.N/mD.N/m 2 (2)有一段横截面积是圆形的橡皮筋，用螺旋测微器测量它的直径如图甲所示，则读数为 mm.(3)通过实验测得该橡皮筋的一些数据，并作出了外力F 与伸长量x 之间的关系图象如图乙所示.图象中图线发生弯曲的原因是________________________________________.[解析] (1)由F ＝kx 可知k 的单位为N/m ，由k ＝YS L ，可得Y ＝kL S，又知L 的单位为m ，S 的单位为m 2，则Y 的单位为N m ·m m 2＝N/m 2，故选D.(2)橡皮筋直径d ＝2.5 mm ＋0.01×4.3 mm＝2.543 mm.(3)图象中图线发生弯曲的原因是：橡皮筋受力超出其弹性限度，不再遵循伸长量x 与弹力F 成正比的规律.[答案] (1)D (2)2.541～2.545之间均可 (3)见解析[典例4] 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究.(1)某次测量如图乙所示，指针示数为cm.(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A和L B如表所示.用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为N/m(重力加速度取g＝10 m/s2).由表中数据(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.[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16.00 cm，考虑到误差范围，15.95～16.05 cm 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＝50×10－3×10N/m＝12.50 N/m，考虑到误差范围，12.20～12.80 N/m均算正确；－15.71）×10－2对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数，只需要测出弹簧Ⅱ的形变量，结合两个指针的读数，可知指针B 的变化量减去指针A的变化量，就是弹簧Ⅱ的形变量，所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数.[答案] (1)16.00(15.95～16.05)(有效数字位数正确)(2)12.50(12.20～12.80均正确) 能。

2020年度高考物理一轮复习第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系学案

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系1.实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大.2.实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.3.实验步骤(1)安装实验仪器(如图1所示).图1(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据.(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标.(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同.(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数.1.数据处理(1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.(2)图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线.(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系.2.注意事项(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度.(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据.(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.3.误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差.(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差.命题点一教材原型实验处理实验数据的方法1.列表分析法：分析列表中弹簧拉力F与对应弹簧的形变量Δx的关系，可以先考虑F和Δx的乘积，再考虑F和Δx的比值，也可以考虑F和(Δx)2的关系或F和Δx的关系等，结论：FΔx为常数.2.图象分析法：作出F－Δx图象，如图2所示.此图象是过坐标原点的一条直线，即F和Δx成正比关系.图2作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸.若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择.(2)作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去).(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义.例1(2015·福建理综·19(1))某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.(1)图3甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；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；图3(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____________________________.答案(1)6.93 (2)A (3)钩码重力超过弹簧弹力范围解析(1)由题图乙知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长量为(14.66－7.73) cm＝6.93 cm；(2)若随意增减钩码，会使作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码，选项A正确.(3)由题图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧弹力范围.变式1某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示.(1)根据表中数据在图4中作出F－x图线.图4(2)根据F－x图线可以求得弹簧的劲度系数为________ N/m.(3)估测弹簧弹力为5 N时弹簧的弹性势能为________ J.答案(1)如图所示(2)50 (3)0.25命题点二创新实验——器材与方法的创新本实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题.弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响由坐标纸作图得F－x图象→由传感器和计算机输入数据直接得例2 (2014·新课标全国Ⅱ·23)某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系.实验装置如图5所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s 2).已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.图5(1)将表中数据补充完整：________；________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图6给出的坐标纸上画出1k—n 图象.图6(3)图6中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________ N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系表达式为k ＝________ N/m.答案 (1)81.7 0.012 2 (2)见解析图 (3)1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n之间均可)3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均可)解析 (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mgx －x 0＝0.100×9.80－－2N/m ≈81.7 N/m ，1k≈0.012 2 m/N.(2)1k－n 图象如图所示(3)根据图象可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0.变式2 在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图7甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中：图7(1)以x 为横坐标，F 为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间的关系图线.(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为________.(结果保留三位有效数字) 答案 (1)见解析图 (2)75.0 N/m 解析 (1)描点作图，如图所示.(2)根据图象，该直线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，k ＝ΔFΔx ＝75.0 N/m.命题点三拓展实验——探究弹簧的弹性势能例3 (2016·全国卷Ⅱ·22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图8所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能.图8(1)实验中涉及到下列操作步骤： ①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号).(2)图9中M 和L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M ”或“L ”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.图9答案 (1)④①③② (2)1.29 M解析 (1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②.(2)物块脱离弹簧时速度最大，v ＝Δx Δt ＝2.58×10－20.02 m/s ＝1.29 m/s ；由动能定理ΔE k ＝12mv 2，据纸带中打点的疏密知M 纸带获得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大.变式3 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连.弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图10所示.向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能.图10回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能E p 与小球抛出时的动能E k 相等.已知重力加速度大小为g .为求得E k ，至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号). A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量ΔxE.弹簧原长l 0(2)用所选取的测量量和已知量表示E k ，得E k ＝______________.(3)图11中的直线是实验测量得到的s －Δx 图线.从理论上可推出，如果h 不变.m 增加，s －Δx 图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)：如果m 不变，h 增加，s －Δx 图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”).由图中给出的直线关系和E k 的表达式可知，E p 与Δx 的__________次方成正比.图11答案 (1)ABC (2)mgs 24h(3)减小增大二解析 (1)小球离开桌面后做平抛运动，设桌面到地面的高度为h ，小球抛出点到落地点的水平距离为s ，则有h ＝12gt 2，s ＝v 0t ，解得v 0＝st ＝sg2h所以E k ＝12mv 02＝mgs24h.由此可知需要测量的量有m 、s 、h ，故选A 、B 、C.(2)由(1)的解析知E k ＝mgs 24h.(3)在Δx 相同的情形下，弹簧的弹性势能相同，由E p ＝12mv 02可知：①在m 增加时，速度v 0减小，因而h 不变时s 减小，故图线的斜率减小.②m 不变时，v 0不变，h 增加时，时间变长，s 变大，故图线的斜率增大. 由s －Δx 图象可知，s 正比于Δx ，即s ＝k Δx . 则E p ＝12mv 02＝mgs 24h ＝mgk 24h Δx 2＝k ′Δx 2所以E p 与Δx 的二次方成正比.变式4 (2016·四川理综·8Ⅰ)用如图12所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右侧的B 、C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B 、C 两点间距离s ，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A ，静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x .图12(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________. (2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________. A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量(3)增大A 、O 之间的距离x ，计时器显示时间t 将________. A.增大 B.减小 C.不变答案 (1)v ＝s t(2)C (3)B解析 (1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，v ＝s t.(2)根据功能关系可得，E p ＝12mv 2，则还需要测量滑块(含遮光片)的质量，选项C 正确.(3)增大A 、O 之间的距离x ，弹簧的弹性势能增大，滑块离开弹簧后的速度增大，从B 到C 的时间t 将减小，选项B 正确.。

高考物理大一轮复习实验02探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

高考物理大一轮复习实验02探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版(对应学生用书P29)一、实验目的1．探究弹力与弹簧伸长量的定量关系．2．学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据．二、实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长越大，弹力也就越大．三、实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸四、实验步骤1．安装实验仪器2．测量弹簧的伸长(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据3．根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长为横坐标．4．按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持____________状态．(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线，由此图线可得该弹簧的原长x0＝____________cm，劲度系数k＝____________N/m．(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝__________cm．解析：(1)弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态；(2)弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为4 cm；弹簧弹力为2N时，弹簧的长度为8 cm，伸长量为4 cm；根据胡克定律F＝kΔx，有：k＝＝＝50 N/m；(3)由图(c)得到弹簧的弹力为3 N，根据图(b)得到弹簧的长度为10 cm．答案：(1)竖直(2)4,50 (3)10解决本题的关键掌握弹力与弹簧伸长关系的实验步骤，会描点作图，掌握作图的方法．会从图象中分析数据，本题中先组装器材，然后进行实验，最后数据处理．伸长量等于实际长度减去原长．以纵轴表示弹簧的弹力，横轴表示弹簧的伸长量，描点作图．让尽量多的点落在直线上或分居直线两侧．根据F与x成正比关系，写出表达式．(对应学生用书P30)一、数据处理1．列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的．2．图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据。

高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系(对应学生用书第30页)一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量的关系．2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律．二、实验原理1．如图实21所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．图实212．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等．四、实验步骤1．如图实22所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直．图实222．记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长．3．在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)．4．改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在表格中．五、数据处理1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，连接各点得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义．六、误差分析1．系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差．2．偶然误差：(1)弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据．(2)作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用细铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直线的两侧．七、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧．5．记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长l及弹簧伸长量的对应关系及单位．6．坐标轴的标度要适中．(对应学生用书第31页)考点一| 实验原理与操作如图实23甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．甲乙图实23(1)为完成实验，还需要的实验器材有：______________________________.(2)实验中需要测量的物理量有：___________________________________.(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(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( )A．弹簧被拉伸时，所挂钩码越多，误差越小B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得的弹簧长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列选项中的( )A B C D(1)B(2)C[(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探究弹力与弹簧伸长的关系，并且保证拉力和重力平衡，应选B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x>0，所以选C.]考点二| 数据处理与误差分析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50 g)，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k A＝________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k A 相比，可能是________．A ．大于k AB ．等于k AC ．小于k AD ．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k A 相比，可能是________．A ．大于k AB ．等于k AC ．小于k AD ．无法确定[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 ＝ΔFΔx ，代入数据得k A ＝6×0.4929.25－20.0×10－2 N/m ＝32 N/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某同学利用如图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘．通过改变盘中砝码的质量，测得6组砝码的质量和对应的弹簧长度l ，画出m l 图线，对应点已在图上标出，如图乙所示．(重力加速度g 取10 m/s 2)(1)采用恰当的数据处理方法，计算得到该弹簧的劲度系数为________N/m.(保留三位有效数字)(2)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________(填“偏大”“偏小”或“相同”)．[解析](1)根据胡克定律有Δmg ＝k (l －l 0)，即Δmg ＝k Δl ，故k ＝ΔmgΔl ＝3.44 N/m.(2)即使考虑砝码盘质量，得到的乙图也是与原图线平行的一条倾斜直线，斜率不变，不影响劲度系数的测量结果．[答案](1)3.44 (2)相同考点三| 实验拓展与创新视角1：实验原理的创新(如图甲、乙、丙所示)甲乙丙视角2：数据处理的创新(1)弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响．(2)数据记录：由传感器和计算机相连记录数据，避免人为读数误差，而且数据记录更便捷．(3)图象的获得：由坐标纸作图得Fx图象→由传感器和计算机输入数据直接得Fx图象．创新点1 用传感器代替钩码测拉力1．图实25甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)．所得数据记录在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00图实25(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________ cm.(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象．(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长为________cm.(均保留三位有效数字)【导学号：84370089】[解析](1)由图可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm，故读数为63.60 cm.(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示：(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k＝ΔFΔx＝1.7－0.20.62－0.56 N/m＝25.0 N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长为55.2 cm.[答案](1)63.60 (2)见解析(3)25.0 55.2创新点2 水平放置弹簧代替竖直放置弹簧2. 在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图实26所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．图实26(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在图实27坐标纸中描点，请作出FL图线．图实27(2)由此图线可得出弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.(3)根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．优点在于：________________________________________________________________________ _____________________________________________________；缺点在于：_____________________________________________________________________________________________________________________________.[解析](1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示．(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20 N/m.(3)记录数据的表格如下：次数12345 6 弹力F/N弹簧的长度L/10－2m弹簧的伸长量x/10－2m缺点：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大．[答案](1)见解析图(2)5 20 (3)见解析(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大创新点3 利用橡皮筋探究胡克定律3．(1)橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，用如图实28甲所示的装置就可以测出橡皮筋的k值，下面的表格中记录了橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x的实验数据．其中实验数据记录有错误的是第________组．在图乙中作出Fx 图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k＝________N/m.(结果保留两位有效数字) 实验小组1234 5 拉力F(N)510152025 伸长量x(cm) 1.6 3.2 4.8 6.48甲乙图实28(2)不同橡皮筋的k 值一般不同，k 值通常与橡皮筋未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关，理论与实际都表明k ＝YS L ，其中Y 是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．在国际单位中，杨氏模量Y 的单位应该是________．若实验(1)使用的橡皮筋未受拉力的长度为L ＝20.00 cm ，直径D ＝4.000 mm ，则该橡皮筋的杨氏模量Y ＝________(结果保留一位有效数字).【导学号：84370090】[解析](1)测量长度时，由表格中的数据可知各数据都应估读到0.1 cm ，故实验数据记录有误的是第5组．由表格中的数据作出对应的图象．利用图象的斜率表示k值可得k ＝3.1×102N/m ；(2)由k ＝YS L 可得Y ＝kLS ，故杨氏模量Y 的单位应该是Pa ，代入数据可得：Y ＝5×106 Pa.[答案](1)5 如图所示 3.1×102(2)Pa 5×106 Pa[随堂训练]1．如图实29甲所示，一根弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图乙所示．则下列判断不正确的是( )图实29 A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是200 N/mD．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变A[由题图乙知，Fx是一个过原点的直线，k＝200.10 N/m＝200 N/m，可知选项A错，B、C、D正确．]2．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．图实210(1)图实210甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[解析](1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm.(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3．某同学用如图实211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10 m/s 2) 砝码质量m /(×102 g)0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 标尺刻度x /(×10－2 m) 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50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.【导学号：84370091】甲乙图实211[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0～5.0 N 范围内x 与m 成直线关系，满足胡克定律由mg ＝kx 可得，x ＝gk m ，对应图线可得：gk＝0.4，k＝25 N/m.[答案] (1)见解析(2)0～5.0 25。

高考物理一轮复习实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系教学案-人教版高三全册物理教学案

实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系1．探究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的关系；2．验证力的平行四边形定那么3．学会用列表法、图象法等方法处理实验数据[实验目的]1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系．2．学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系．[实验原理]1．弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关．沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的．2．用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等．3．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系．即寻求F＝kx的关系 .[实验器材]弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码假设干、坐标纸．[实验步骤]1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如图2－4－1所示，将质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长度并测出钩码的重力，填写在记录表格里．1 2 3 4 5 6 7F/NL/cmx/cm3.改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．[实验数据的处理]1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行那么考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．[实验误差的来源]1．弹簧长度的测量误差．2．描点画线的作图误差．[须知]1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．[方法规律](1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的．(2)图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线．(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系．2．须知(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度．(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据．(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点．(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．3．误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差．(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差．学高频考点一实验的基本操作及数据处理[例1] 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

2020版高考物理教科版大一轮温习讲义第二章实验二探讨弹力和弹簧伸长的关系

实验二探讨弹力和弹簧伸长的关系1．实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平稳时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大．2．实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．3．实验步骤(1)安装实验仪器(如图1所示)．图1(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据．(3)依照所测数据在座标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．(4)依照在图中所绘点的散布与走向，尝试作出一条滑腻的曲线(包括直线)，所画的点不必然正好在这条曲线上，但要注意使曲线双侧的点数大致相同．(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，第一尝试一次函数，若是不行再考虑二次函数．1．数据处置(1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，能够发觉弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差许诺范围内是相等的．(2)图像法以弹簧伸长量x 为横坐标，弹力F 为纵坐标，描出F 、x 各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线．(3)函数法弹力F 与弹簧伸长量x 知足F ＝kx 的关系．2．注意事项(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以避免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度．(2)尽可能多测几组数据：要利用轻质弹簧，且要尽可能多测几组数据．(3)观看所描点的走向：本实验是探讨性实验，实验前并非明白其规律，因此描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的散布和走向以后才决定用直线来连接这些点．(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．3．误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差．(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差．命题点一教材原型实验处置实验数据的方式1．列表分析法：分析列表中弹簧拉力F 与对应弹簧的形变量Δx 的关系，能够先考虑F 和Δx的乘积，再考虑F 和Δx 的比值，也能够考虑F 和(Δx )2的关系或F 和Δx 的关系等，结论：F Δx为常数．2．图像分析法：作出F －Δx 图像，如图2所示．此图像是过坐标原点的一条直线，即F 和Δx 成正比关系．图2作图的规那么：(1)要在座标轴上标明轴名、单位，恰本地选取纵轴、横轴的标度，并依照数据特点正确确信坐标起点，使所作出的图像几乎占满整个坐标图纸．假设弹簧原长较长，那么横坐标起点能够不从零开始选择．(2)作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称散布在直线的双侧(假设有个别点偏离太远，那么是因偶然误差太大所致，应舍去)．(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图像的斜率、截距的意义．例1某同窗做“探讨弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．(1)图3甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，现在弹簧的伸长量Δl为________cm；图3(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方式来改变弹簧的弹力，关于此操作，以下选项中标准的做法是________．(填选项前的字母)A．一一增挂钩码，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)图丙是该同窗刻画的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的要紧缘故是____________________________．答案(1)(2)A(3)钩码重力超过弹簧弹力范围解析(1)由题图乙知，读数为cm，因此弹簧伸长量为－cm＝cm；(2)假设随意增减钩码，会使作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，因此应一一增挂钩码，选项A正确；(3)由题图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧弹力范围．变式1(2018·四川省攀枝花市一模)某同窗用如图4所示的装置做“探讨弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，别离记录指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下：钩码数(个)01234刻度尺的刻度x/cm(1)当在弹簧下端挂上3个钩码时，指针所示位置如下图，请将上表补充完整．(2)已知实验所用单个钩码质量为100 g，本地重力加速度为m/s2，那么该弹簧的劲度系数为________ N/m.(结果保留3位有效数字)答案(1)(2)解析(1)因为刻度尺的分度值为1 mm，故需要估读到mm，因此刻度尺的读数为mm＝cm (2)依照胡克定律可得k＝FΔx＝错误!N/m≈N/m.命题点二创新实验——器材与方式的创新本实验一样是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培育，擅长用教材中实验的原理、方式和技术处置新问题.高考考情演变装置时代化求解智能化1.弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响.2.图像的获得：由坐标纸作图得F－x图像→由传感器和计算机输入数据直接得F－x图像.例2(2018·全国卷Ⅰ·22)如图5(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺组成，主尺竖直固定在弹簧左侧；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为cm；当托盘内放有质量为kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.本地的重力加速度大小为m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．答案解析标尺的游标为20分度，精准度为mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，那么读数为37 mm＋15× mm＝mm＝cm.放入砝码后，弹簧伸长的长度x＝－cm＝cm，由胡克定律知，mg＝kx，因此劲度系数k＝mgx＝错误!N/m≈N/m.变式2(2018·四川省第二次“联测促改”)某同窗为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验：图6①如图6所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上．②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A 点，使A点在新的位置静止，描下现在橡皮筋下端点的位置A1；慢慢增大水平力，重复5次……③取下制图板，量出A1、A2、……各点到O的距离l1、l2、……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2……④在座标纸上做出1cos α－l的图像如图7.图7完成以下填空：(1)已知重力加速度为g ，当橡皮筋与OA 0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________(用g 、m 、α表示)．(2)取g ＝10 m /s 2，由图可得橡皮筋的劲度系数k ＝________ N /m ，橡皮筋的原长l 0＝________ m.答案 (1)mg cos α (2)100 解析 (1)橡皮筋拉力沿竖直方向的分力大小等于钩码重力，F cos α＝mg ，F ＝mg cos α； (2)依照胡克定律，F ＝k (l －l 0)，F ＝mg cos α，联立解得：1cos α＝k mg l －kl 0mg，斜率为错误!＝错误!＝k ×10，解得k ＝100 N/m ；由题图可知，橡皮筋的原长l 0＝ m ．命题点三拓展实验——探讨弹簧的弹性势能例3 (2016·全国卷Ⅱ·22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探讨，实验装置如图8所示：轻弹簧放置在滑腻水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧紧缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被紧缩后的弹性势能．图8(1)实验中涉及到以下操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧紧缩，并测量弹簧紧缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．(2)图9中M 和L 纸带是别离把弹簧紧缩到不同位置后所取得的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块离开弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M ”或“L ”)纸带对应的实验中弹簧被紧缩后的弹性势能大．图9答案 (1)④①③② (2) M解析 (1)依照该实验操作进程，正确步骤应为④①③②.(2)物块离开弹簧时速度最大，v ＝Δx Δt＝错误! m /s ＝ m/s ；由动能定理ΔE k ＝错误!m v 2，据纸带中打点的疏密知M 纸带取得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被紧缩后的弹性势能较大．变式3 某同窗利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探讨：一轻质弹簧放置在滑腻水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连．弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图10所示．向左推小球，使弹簧紧缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被紧缩后的弹性势能．图10回答以下问题：(1)本实验中能够为，弹簧被紧缩后的弹性势能E p 与小球抛出时的动能E k 相等．已知重力加速度大小为g .为求得E k ，至少需要测量以下物理量中的________(填选项前的字母)．A ．小球的质量mB ．小球抛出点到落地址的水平距离sC ．桌面到地面的高度hD ．弹簧的紧缩量ΔxE ．弹簧原长l 0(2)用所选取的测量量和已知量表示E k ，得E k ＝______________.(3)图11中的直线是实验测量取得的s －Δx 图线．从理论上可推出，若是h 不变，m 增加，s－Δx图线的斜率会________(填“增大”“减小”或“不变”)；若是m不变，h增加，s－Δx图线的斜率会______(填“增大”“减小”或“不变”)．由图中给出的直线关系和E k 的表达式可知，E p 与Δx 的__________次方成正比．图11答案 (1)ABC (2)mgs 24h (3)减小增大二解析 (1)小球离开桌面后做平抛运动，设桌面到地面的高度为h ，小球抛出点到落地址的水平距离为s ，那么有h ＝12gt 2，s ＝v 0t ，解得v 0＝s t＝s g 2h 因此E k ＝12m v 02＝mgs 24h. 由此可知需要测量的量有m 、s 、h ，应选A 、B 、C.(2)由(1)的解析知E k ＝mgs 24h. (3)在Δx 相同的情形下，弹簧的弹性势能相同，由E p ＝12m v 02可知：①在m 增加时，速度v 0减小，因此h 不变时s 减小，故s －Δx 图线的斜率减小．②m 不变时，v 0不变，h 增加时，时刻变长，s 变大，故s －Δx 图线的斜率增大．由s －Δx 图像可知，s 正比于Δx ，即s ＝k Δx .则E p ＝12m v 02＝mgs 24h ＝mgk 24hΔx 2＝k ′Δx 2 因此E p 与Δx 的二次方成正比．变式4 (2016·四川理综·8Ⅰ)用如图12所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右边的B 、C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B 、C 两点间距离s ，再用带有遮光片的滑块紧缩弹簧到某位置A ，静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时刻t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x .图12(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A ．弹簧原长B ．本地重力加速度C ．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A 、O 之间的距离x ，计时器显示时刻t 将________．A ．增大B ．减小C ．不变答案 (1)v ＝s t(2)C (3)B 解析 (1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，v ＝s t. (2)依照功能关系可得，E p ＝12m v 2，那么还需要测量滑块(含遮光片)的质量，选项C 正确． (3)增大A 、O 之间的距离x ，弹簧的弹性势能增大，滑块离开弹簧后的速度增大，从B 到C 的时刻t 将减小，选项B 正确．。

高考物理一轮复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系学案(无答案)

——————————新学期新成绩新目标新方向——————————实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系一、选择题1．某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长为l0，再把弹簧竖直悬挂起来，然后用钩码挂在弹簧下端，测出弹簧的长度为l，把l－l0作为弹簧的伸长量x1，改变钩码个数重复操作．由于弹簧自身重力的影响，最后作出的Fx图象，可能是下图中的( )A BC D2．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图KS21所示．下列表述正确的是( )图KS21A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比3．下列关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的说法正确的是( )A．实验中F的具体数值必须计算出来B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度l代替x，Fl图线也是过原点的一条直线C．利用Fx图线可求出k值D．作Fx图象时要把所有的点都连到线上，才能得到真实规律4．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤的先后顺序，下列说法正确的是( )A．先测量原长，后竖直悬挂B．先竖直悬挂，后测量原长C．先后顺序对实验结果无影响D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重二、非选择题5．(2016年黑龙江大庆实验中学高三检测)某同学探究“弹力与弹簧伸长量的关系”：(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都在竖直方向．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为l0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为l x；________(填“l0”或“l x”)的差值．图KS22(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(计算结果保留2位有效数字，g取9.8 m/s2)6．(2016年湖北荆门龙泉中学高三月考)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学先按如图KS23甲所示装置对弹簧甲进行探究，然后把原长相同的弹簧a和弹簧b并联起来按如图乙所示装置进行探究．在弹性限度内，将质量为m＝50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，甲乙图KS23已知重力加速度g＝9.8 m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算出弹簧a的劲度系数k＝________N/m(计算结果保留2位有效数字)．由表中数据______(填“能”或“不能”)计算出弹簧b的劲度系数．7．(2017年广东揭阳高三调研)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻质弹簧如图KS24甲连接起来进行探究．甲乙图KS24(1)某次用厘米刻度尺测量如图乙所示，则指针的示数为________cm.(2)在弹性限度内，将50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A 、B 的示数l A 和l B如下表所示．用表中数据计算弹簧I 的劲度系数为________N/m(g 取10 m/s 2，计算结果保留到小数点后两位).8.(2017数”实验中，实验装置如图KS25甲所示．所悬挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．作出弹簧的长度x 随钩码个数n 变化的图象如图乙所示，则：甲乙图KS25(1)图线与x 轴的交点的物理意义是：__________________.(2)图线BC 段偏离了直线，其原因是：________________________.(3)该同学实验时，把弹簧水平放置与把弹簧竖直悬挂放置相比，优点在于：_________ ___________________________；缺点在于：________________________________.9．(2017年江西师范大学附属中学高三月考)橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x 与弹力F 成正比，即F ＝kx ，k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度l 、横截面积S 有关，理论与实践都表明k ＝Y S l，其中Y 是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．(1)在国际单位制中，杨氏模量Y 的单位应该是________．A ．NB ．mC ．N/mD ．Pa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图KS26甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值．首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度l ＝20.00 cm ，利用测量工具a 测得橡皮筋未受到拉力时的直径d ＝4.000 mm ，那么测量工具a 应该是________________．(3)如图乙所示，作出橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x 的图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k ＝________N/m.(4)这种橡皮筋的Y 值等于________(计算结果保留1位有效数字)．甲乙图KS26。

高考物理一轮复习第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版-新人教版高三全册

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固一、实验目的(1)探究弹力与弹簧伸长的定量关系。

(2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。

二、实验原理(1)如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与钩码总重力大小相等。

(2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中找出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。

三、实验器材除轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台外，还需重垂线，坐标纸三角板。

四、实验步骤(1)如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1 mm)固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否竖直。

(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。

(3)在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。

(4)用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……并将所得数据记录在表格中。

(5)用x n＝L n－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹力的大小，将所得数据填入表格。

(6)根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标。

钩码个数刻度伸长量x 弹力F0L0＝1L1＝x1＝L1－L0F1＝2L2＝x2＝L2－L0F2＝3L3＝x3＝L3－L0F3＝⋮⋮⋮⋮6L6＝x6＝L6－L0F6＝(7)按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。

所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

高考物理一轮复习第二章相互作用实验专题2 第9讲探究弹力和弹簧伸长的关系教学案

第9讲探究弹力和弹簧伸长的关系基础命题点课本原型实验一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长的关系。

2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律。

二、实验器材铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等。

三、实验原理1．弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。

沿着弹簧伸长的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力大小相等。

2．用悬挂法测量弹簧的弹力所运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力大小相等这一原理。

3．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算，这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。

四、实验步骤与数据处理1．如图所示，将铁架台放在水平桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小刻度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。

2．记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。

3．在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。

4．用上面的方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……，并将所得数据记录在表格中。

5．用x n＝L n－L0计算出弹簧下端挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。

标。

7．按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。

所描的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

8．以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数……。

9．解释函数表达式中常数的物理意义。

五、误差分析1．钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确会带来误差。

2．画图时描点及连线不准确也会带来误差。

[例1] (2019·北京高考模拟)甲、乙两名同学准备对实验室新买的弹簧进行实验研究，以探究弹簧弹力与伸长量之间的关系。

部编版2020年高考物理一轮复习第二章相互作用第4讲实验：探究弹力与弹簧伸长的关系学案

第4讲实验：探究弹力与弹簧伸长的关系微知识探究弹力与弹簧伸长的关系1．实验目的(1)探究弹力与弹簧伸长的定量关系。

(2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。

2．实验原理(1)如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与钩码总重力大小相等。

(2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。

3．实验器材除轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台外，还需重垂线，坐标纸，三角板。

4．实验步骤(1)如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。

(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。

(3)在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。

(4)用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个…钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4…并将所得数据记录在表格中。

(5)用x n＝L n－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个…钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹力的大小，将所得数据填入表格。

(6)根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。

(7)按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。

所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

(8)以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。

(9)解释函数表达式中常数的物理意义。

5．注意事项(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。

要注意观察，适可而止。

2020高考物理大一轮复习实验02探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

2022届高考物理一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系学案 新人教版

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