2024-2025年教科版物理必修第一册专项2实验创新(带答案)

专项 2 实验创新
1.某同学用图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长的关系．弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计)，激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h.
(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧________时，记录所挂钩码的重力和对应的h；
(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图乙所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0＝________cm，弹簧的劲度系数k＝________N/m(结果都保留到小数点后1位).
2．某同学在做“探究弹簧弹力和形变量的关系”的实验时，利用了以下装置：一轻弹簧一端固定于某一深度为h＝0.25 m且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F ­ l图线如图乙所示．
由图乙可得弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长l0＝________m．
3．某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数k.做法是先
将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度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上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L 0；弹簧下端挂一个50 g 的钩码时，指针指示的刻度数值记作L 1；弹簧下端挂两个50 g 的钩码时，指针指示的刻度数值记作L 2；……挂七个50 g 的钩码时，指针指示的刻度数值记作L 7.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是________和________．
(2)实验中，3和7两个值还没有测定，请你根据图将这两个测量值填入上表中．
(3)为了充分利用测量数据，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 钩码时弹簧的平均伸长量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
)
专项2 实验创新 [提能力]
1．答案：(1)静止 (2)120.0 31.3
解析：(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，弹力与重力大小相等，记录所挂钩码的重力和对应的h .(2)由图可知，当F ＝0时，h 0＝120.0 cm ，即为未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离．由胡克定律可得ΔF ＝k Δh ，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数，则有k ＝ 3.13
（120.0－110.0）×10
－2 N/m ＝31.3 N/m.
2．答案：100 0.15
解析：根据胡克定律，结合图像有k ＝ΔF Δx ＝30－20
（20－10）×10－2 N/m ＝100 N/m ；根据
图像可知，当力为10 N 时伸长量为x 1＝0.1 m ，故弹簧的原长l 0＝h －x 1＝0.15 m ．
3．答案：(1)L 5 L 6 (2)6.85 14.05 (3)L 7－L 3 7.20 (4)
d 1＋d 2＋d 3＋d 4
16
1.75
(5)28
解析：(1)L 5、L 6两组数据在读数时均没有估读．(2)根据表格已知读数，刻度尺上端的刻度数小，因而L 3＝6.85 cm ，L 7＝14.05 cm.(3)题中三组数据在求多挂4个钩码时的长度
差，故d 4＝L 7－L 3＝(14.05－6.85)cm ＝7.20 cm.(4)每增加4个钩码弹簧的平均伸长量 ΔL 1＝
d 1＋d 2＋d 3＋d 4
4
，则每增加1个钩码，弹簧的平均伸长量ΔL ＝
ΔL 14 ＝d 1＋d 2＋d 3＋d 4
16
，代入数据求得ΔL ＝1.75 cm.(5)由(3)(4)可知mg ＝k ΔL ，得k ＝mg ΔL ＝50×10－3×9.8
1.75×10
－2 N/m
＝28 N/m.。