专题二 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系—2021届高三物理一轮高考总复习课件(共28张PPT)

实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 一、基本原理与操作 二、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与弹簧伸长量的对应 关系及单位. 三、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. 【基础自测】 (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( ) A B C D 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，故 A、B 正确. (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，故 C 正确. 答案：(1)AB (2)C 考点 1 对实验原理和误差分析的考查 【典题 1】在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验 中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮 绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩码(每个钩 码的质量均为 m＝0.1 kg，取 g＝10 m/s2)，并记录绳下端的坐标 X 加 i(下标 i 表示挂在绳下端钩码个数).然后逐个拿下钩码，同样 数据如下表： 记录绳下端面的坐标X减i，绳下端面坐标的值Xi＝的 挂在橡皮绳下 端的钩码个数 橡皮绳下的坐标(Xi/mm) 甲 乙 1 216.5 216.5 2 246.7 232.0 3 284.0 246.5 4 335.0 264.2 5 394.5 281.3 6 462.0 301.0 (1)同一橡皮绳的 X 加 i______(填“大于”或“小于”)X 减 i. (2)________(填“甲”或“乙”)同学的数据更符合实验要 求. (3) 选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数 k(N/m). (4)为了更好地测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素 有哪些？ 解析：(1)同一橡皮绳的 X 加＜X 减.由于实验中加挂钩码过多， 拉力过大，橡皮筋的伸长超过了弹性限度，减挂钩码时弹性尚 未恢复. (2)由于橡皮筋的伸长与拉力(钩码个数)成正比，橡皮绳下 端坐标(橡皮筋长度)应随钩码个数的增加而增加，且每增加一 个钩码，橡皮绳下端坐标值的增加相同，从表中数据可以看出， 乙同学的测量数据较符合这一要求. (3)由所给数据的改变量如下表所示： 挂在橡皮绳下 端的钩码个数 改变量(Xi－X1)/mm 甲 乙 1 2 30.2 15.5 3 67.5 30.0 4 118.5 47.7 5 178.0 64.8 6 245.5 84.5 由乙同学的数据可得到不同拉力下橡皮绳的伸长量(Xi－X1) 数据：(2 N,15.5 mm)(3 N,30.0 mm)(4 N,47.7 mm)(5 N,64.8 mm) (6 N,84.5 mm)，由乙数据可描点做出图象如图 D29 所示. 图 D29 根据胡克定律 F＝kΔx 可知在 F-Δx 图象中，图象的斜率表 示劲度系数的大小，由图 D30 图象的斜率可得：k 乙≈58 N/m. 图 D30 对于甲同学的数据，因为只有前几个数据可认为在弹性范 围内，由图中切线的斜率可得：k 甲≈30 N/m (4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长 量，以减小长度测量误差. 答案：(1)小于 (2)乙 (3)k乙≈58 N/m，k甲≈30 N/m(具体答案见解析) (4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长 量，以减小长度测量误差. 考点 2 实验数据处理 【典题 2】(2019 年武汉质监)如图 S2-1 甲所示，深度 h＝ 15.0 cm 的套筒竖直倒置，轻质弹簧的上端固定在套筒内，弹簧 处于原长时，其下端位于筒内.用测力计钩住弹簧的下端用力竖 直向下拉，记录测力计的示数，和露出筒外的