第二章 实验二 探究弹力和弹簧伸长量的关系（Word教参）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国通用）

实验二　探究弹力和弹簧伸长量的关系 ◎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及弹簧伸长量的对应关系及单位． ◎误差分析 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． (一)对实验原理、注意事项的考查 1．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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_______________________________． 解析　(1)题图甲示数为7.73 cm，题图乙示数为14.66 cm，弹簧的伸长量Δl＝(14.66－7.73) cm＝6.93 cm. (2)逐一增挂钩码，弹簧的伸长量逐渐增大，不会出现超过弹性限度的情况，选项A正确． (3)当超过弹簧的弹性限度时，弹力与弹簧伸长量不再成正比． 答案　(1)6.93(6.92～6.94)　(2)A (3)超过弹簧的弹性限度 2．(2021·福建莆田模拟)如图甲所示，用铁架台、刻度尺、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实验． (1)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x，由图可知：图线经过原点，弹簧的劲度系数k＝________ N/m(计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2). (2)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，画出弹簧弹力F与弹簧长度L的F­L图象，下列正确的是(　　) A．a的原长比b的长　　　　 B．a的劲度系数比b的大 C．a的劲度系数比b的小 D．弹力与弹簧长度成正比 解析　(1)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比． 可得弹簧的劲度系数： k＝ eq \f(ΔF,Δx) ＝ eq \f(60×10－3×9.8,12×10－2) N/m＝4.9 N/m (2)在图象中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，故A错误；在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，故B正确、C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误． 答案　(1)4.9　(2)B (二)对实验数据处理、误差分析的考查 3．(2020·东北三省四市模拟)在探究“弹力和弹簧伸长量的关系”时，小张同学用如图甲所示的实验装置进行实验．将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上钩码，通过改变钩码的个数，记录钩码的质量m和弹簧上指针在刻度尺上的读数x. (1)小张同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x­m图象如图乙所示，由图象可求得该弹簧的劲度系数k＝______N/m(当地的重力加速度g＝9.8 m/s2，结果保留三位有效数字). (2)在本次实验中，考虑到弹簧自身有重量，测得弹簧劲度系数k的值与真实值相比较________(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”). 解析　(1)由胡克定律mg＝k(x－x0)，变化为x＝ eq \f(g,k) m＋x0. 图乙所示的x­m图象的斜率等于 eq \f(g,k) ，由x­m图象可得k＝73.5 N/m. (2)弹簧自身重力不影响x­m图象的斜率，对弹簧劲度系数的测量没有影响． 答案　(1)73.5(73.0～74.0均可)　(2)没有影响 4．(2018·全国卷Ⅰ)如图甲，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． 现要测量图甲中弹簧的劲度系数．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，标尺示数如图乙所示，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). 　　　　　　　甲　 　　　　乙