第2章 实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 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及弹簧伸长量的对应关系及单位。 1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。 2．画图时描点及连线不准确也会带来误差。 考点1　实验思路与实验操作 在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，已有的实验器材是：铁架台、一只长度较长的弹簧和多个已知质量的相同钩码。 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：________。 (2)为完成该实验，某同学用如图甲所示的装置，设计的操作步骤如下： A. 先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0； B. 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； C. 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； D. 依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，分别记下钩码静止时弹簧的长度L1、L2、L3、…，然后取下钩码，由x＝Ln－L0计算出弹簧的伸长量x，并记录在表格内； E. 解释函数表达式中常数的物理意义； F. 以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数； G. 整理仪器。 设计的操作有几个步骤顺序不合理，合理的顺序是：A、B、____________、G。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F­x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__________。 【自主解答】 解析：(1)根据实验原理可知还需要用刻度尺来测量弹簧原长和形变量。 (2)根据完成实验的合理性可知，先后顺序为A、B、D、C、F、E、G。 (3)取图像中的(0.5，0)和(3.5，6)两个点，代入ΔF＝kΔx，可得k＝200 N/m。弹簧自身的重力使得弹簧在不加外力时就有形变量。 答案：(1)刻度尺　(2)D、C、F、E　(3)200 弹簧自身受重力，不加外力时就有形变量 考点2　数据分析与误差分析 某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm。 (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________。(填选项前的字母) A. 逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B. 随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是______________________。 解答本题应关注以下三点： (1)刻度尺读数时，对有效数字的要求。 (2)逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响。 (3)从实验注意事项的角度分析图线弯曲的原因。 【自主解答】 解析：(1)由题图乙知，读数为14.66 cm，所以弹簧的伸长量Δl＝(14.66－7.73)cm＝6.93 cm。 (2)若随意增减钩码，则作图不方便，还有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项A正确。 (3)由题图丙知，AB段弹簧的伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码的总重力超出弹簧的弹性限度。 答案：(1)6.93　(2)A　(3)钩码的总重力超出弹簧的弹性限度 考点3　实验的改进与创新 (2019·海南高考)某同学利用图甲的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码(实验中，每个钩码的质量均为m＝50.0 g)。弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出。实验步骤如下： ①在细绳下端挂上一个钩码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆没有接触； ②系统静止后，记录钩码的个数及指针的位置； ③逐次增加钩码个数，并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)； ④用n表示钩码的个数，l表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。 回答下列问题： (1)根据下表的实验数据在图乙中补齐数据点并作出l­n图像。 n 1 2 3 4 5 l/cm 10.48 10.96 11.45 11.95 12.40 乙 (2)弹簧的劲度系数k可用钩码质量m、重力加速度大小g及l­n图线的斜率a