第二章 实验二　探究弹簧弹力与伸长量的关系（知识讲解）-2021锁定高考物理一轮总复习（Word）

【实验二】　探究弹簧弹力与伸长量的关系 实验要点·梳理归纳 —————————理清实验要点　把握实验细节————————— 一、实验原理 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(x，F)对应的点，用平滑的图线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系． 二、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． 三、实验步骤 1. 如实验原理图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1 mm)固定于铁架台上，并用 重垂线 检查刻度尺是否竖直． 2. 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即 弹簧的原长 ． 3. 在弹簧下端挂上钩码，待 钩码静止 时测出弹簧的长度l，求出 弹簧的伸长量x和所受的弹力F (大小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，将所测数据填写在如下的记录表格中． 弹簧原长l0＝ cm 内容次数 1 2 3 4 5 6 弹力F/N 弹簧总长/cm 弹簧伸长量/cm 四、数据处理 1. 以 弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标 ，根据所测数据在坐标纸上描点． 2. 按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线．所画的点不一定正好都在这条图线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同． 3. 以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义． 五、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，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． 4. 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． 5. 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． 6. 坐标轴的标度要适中． 六、 误差分析 1. 钩码标值不准确造成系统误差． 2. 弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差． 实验考点·分类展示 —————————细划实验考向　明确核心考点————————— |考点1|　实验原理与操作(3年1考) 　　(2019·广东深圳二模)某实验小组要测量轻弹簧的劲度系数，实验装置如图a所示．将弹簧悬挂在固定铁架台上，毫米刻度尺竖直固定在弹簧旁，在弹簧下端挂上钩码，多次改变钩码质量m，读出钩码静止时固定在挂钩上的指针对应的刻度尺示数l.当钩码质量为200 g时，指针位置如图b所示．用所测数据在m－l坐标系描点如图c所示，取g＝9.8 m/s2.回答下列问题： 　 (1)图b中指针对应的刻度尺示数为 18.50 cm； (2)在图c中将钩码质量为200 g时所对应的数据点补上，并作出m－l图线；答案见解析图 (3)根据图线算出弹簧的劲度系数为 24.5 N/m(结果取三位有效数字)． 解析　(1)由图b可知，刻度尺的分度值为0.1 cm，则读数为18.50 cm. (2)钩码质量为200 g时对应的弹簧长度为18.50 cm，图象如图． (3)根据k＝ N/m＝24.5 N/m.＝＝可知，弹簧的劲度系数k＝ |考点2|　实验数据处理 本实验一般采取图象分析法，作出F－Δx图象，如图所示．此图象是过坐标原点的一条直线，即F和Δx成正比关系． 作图的规则： (1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸． (2)作图线时，尽可能使直线通过较多描出的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)． (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义． 　　(2019·北京石景山高三统一测试)橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明k＝Y，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量． (1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应为 D ． A. N B. M C. N/m D. N/m2 (2)某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图象