专题2.6 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系-2021年高考物理一轮复习考点扫描

2021年一轮考点扫描微专题 专题2.6 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 目录 【考点扫描】 1 一　实验原理与操作 1 二　数据处理与误差分析 1 三　实验拓展与创新 2 【典例分析】 2 【专题精练】 6 【考点扫描】 一　实验原理与操作 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所挂钩码的重力大小相等． 2．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． 3.实验操作中需要注意的三个问题 （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． 二　数据处理与误差分析 1．实验操作中需要注意的三个问题 (1)坐标轴的标度要适中． (2)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． (3)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． 2．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，画图时要用铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直线的两侧． 三　实验拓展与创新 创新角度 实验装置图 创新解读 实验方法创新 1.弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响 2.改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系 实验器材创新 1.用橡皮筋代替弹簧做实验 2.拉力传感器显示的拉力F与橡皮筋的弹力并不相等，仅为橡皮筋弹力在水平方向的分力 实验原理的迁移 1.探究金属丝的劲度系数与直径的关系 2.分别测出两根弹簧的劲度系数 3.对计算出的劲度系数与直径对比分析，得出结论 【典例分析】 【例1】(2019-2020学年·广东茂名信宜中学高三上学期模拟) 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的刻度尺上的刻度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： ________________________________________________________________________. 【方法技巧总结】实验操作中两个注意问题 (1)测弹簧长度时，一定要在弹簧和钩码静止后再测量，这样弹簧弹力与钩码的重力相等。 (2)所挂钩码不要过重，以免超出弹簧的弹性限度。 【例2】(2020·安徽淮北一中模拟)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，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．