2-4-1高一物理第二章第四节

(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 能是图中的( ) 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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
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[解析]
(1)本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，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹 簧伸长的关系，所以选A、B.
(2)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 ，
三、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图像上描点、作图不准确．
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二、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．
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(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图像可知，L0＝
5×10－2m＝5 cm.
劲度系数为图像直线部分的斜率，k＝20 N/m. (3)记录数据的表格如表：
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第4单元 实
验
(一) 探究弹力和弹簧伸长的关系
[实验基础夯实]
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、图像法、函数法处理实验数据．
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平滑的曲线．
7．记录数据时要注意弹力与Biblioteka Baidu簧伸长量的对应关系及单位．
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实验中应注意的问题 【典例 1】 下说法正确的是( (1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以 ) 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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． 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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(1)有一个同学通过以上实验测量后把 6组数据在坐标图中描点，
请作出F—L图线．
(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)用平滑的曲线的将各点连接起来，如图所示： 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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三、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．
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(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是________．
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[解析] (1)根据表中数据描点并作图，如图所示．
山 5.0－3.0 (2)根据图线的斜率可确定弹簧的劲度系数， k＝ ×102 N/m 东 15.0－11.0 金 太 ＝50 N/m. 阳 书 (3)当弹簧竖直悬挂时，由于弹簧自身重力的影响，即使不挂钩码， 业 有 弹簧也会伸长一小段，所以图线与 x 轴的交点坐标大于 L0. 限 公 [答案] (1)见解析 (2)50 (3)弹簧自身重力的影响 司
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[核心要点突破]
一、实验步骤
1．将弹簧挂在支架上，让其自然下垂．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
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二、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
4.6 cm，再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. 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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(1)根据表中数据作出Fx图线；
(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m；
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四、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． 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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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
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． 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司
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实验创新设计 【典例3】 (2014年庆阳一模)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
所以选C. [答案] (1)AB (2)C
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实验数据的处理
【典例 2】 某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的
实验，实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长 L0＝
(2)由此图线可得出该弹簧的原长 L0＝ ________cm，劲度系数k ＝ ________N/m.
(3)试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)．
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(4)优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响． 缺点是：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 ] 的误差增大 (1)见解析 (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 山 东 金 太 阳 书 业 有 限 公 司