实验02 探究弹力和弹簧伸长的关系（课件）-2020高考物理【师说】高中全程复习方略

教材回扣·夯实基础 ●注意事项 1．对钩码的要求 (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． 2．测量与记录数据 (1)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． (2)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．画图象 描点画线时，所描的点不一定都落在一条线上，但应注意一定要使尽可能多的点落在线上，其余各点均匀分布在线的两侧． ●误差分析 1．弹簧测力计本身不够准确造成系统误差． 2．弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差． 透析考点·多维突破 考点一　教材原型实验 对实验的基本操作及注意事项的考查 eq \a\vs4\al\co1(,1) 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m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.图线不过原点是由于________． 刻度尺 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) 200 弹簧有自重 (4)为完成该实验，设计实验步骤如下： 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：________. CBDAEFG 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伸长量． (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)． (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，由于弹簧自重的原因，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. 数据处理 例 eq \a\vs4\al\co1(,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)． 3.775 53.7 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×eq \f(1,20) mm＝37.75 mm＝3.775 cm； ②由F＝kΔx得k＝eq \f(F,Δx)＝eq \f(mg,x2－x1)＝eq \f(a,b)＝ eq \f(0.100×9.8,3.775－1.950×10－2) N/m＝eq \f(0.98,1.825×10－2) N/m≈53.7 N/m 考点二　实验的拓展与创新 实验器与方法的创新 例 eq \a\vs4\al\co1(,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： 伸长量x/10－2 m 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.98 7.50 (1)以x为横坐标，F为纵坐标，在如图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)． 75 N/m 解析：横轴表示伸