考点6 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 验证力的平行四边形定则-【金版教程】2023高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（老高考）

考点6　 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系　验证力的平行四边形定则 [题组一　基础与经典题] 1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，小明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，在自由端挂上砝码盘，改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下表： (1)小明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，根据图象他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。他的结论错误的原因是： _______________________________________________________________。 实验次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧的长度x/cm 6.00 7.14 8.34 9.48 10.64 11.80 x­m图象的纵坐标不是弹簧的伸长量，横坐标不是砝码和砝码盘的总质量 (2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：______________________，该弹簧的劲度系数k＝______ N/m(取g＝10 m/s2，保留三位有效数字)。 (3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果_______(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。 未加砝码时弹簧的长度 25.7 相同 解析 2．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中： (1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F­x图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度。请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0＝___ cm，弹簧的弹性系数k＝___ N/m。该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝___ cm。 8 25 20 解析 解析 3．“验证力的平行四边形定则”的实验如图所示。 (1)某同学实验操作步骤如下： ①如图甲所示，把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳连在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点，用铅笔记下O点的位置，并记下两个测力计的读数； ②在纸上按比例作出两个力FOB、FOC的图示，用平行四边形定则求出合力F； ③只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样比例作出这个力F′的图示(如图乙)，比较F′与用平行四边形定则求得的合力F； ④改变FOB和FOC的夹角和大小，重复上述过程。 上述实验过程中有重要遗漏的步骤是________(填步骤序号)；图乙中，力________(选填“F”或“F′”)的图示与AO延长线重合。 (2)某同学认为在实验过程中必须注意以下几项，你认为正确的有________。 A．拉橡皮条的细绳适当细一些且长一些 B．实验中把橡皮条结点拉到O点时，两弹簧测力计之间的夹角为90°不变，可便于计算合力 C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近且平行于木板 D．两根细绳必须等长，且橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 AC ① F′ (3)如图丙，某次测量FOB、FOC大小和方向的过程中发现，FOC读数几乎满量程，而FOB读数不到量程一半(两弹簧测力计相同)，需要做适当调整，下列做法正确的是_____。 A．保持结点O位置不变、OB方向不变，OC逆时针转过一定的角度 B．保持结点O位置不变，OB、OC逆时针转过适当的角度 C．适当调整结点O远离A，OB顺时针方向、OC逆时针方向各转过适当角度 D．适当调整结点O靠近A，OB方向可不变，OC顺时针方向转过一个角度 AB 解析 解析　 (1)本题要利用力的图示作出平行四边形，所以需要知道力的大小与方向，故步骤①需要记录两细绳的方向；图乙中F是平行四边形的对角线，为两个分力理论上的合力，F′是实际合力，其方向一定在AO的延长线上。 (2)细绳适当细一些且长一些可使力的方向记录得更精确，A正确；本实验是通过作图得出合力的，为了使结论具有普遍性，两弹簧测力计之间的夹角不能只取特殊值，B错误；本实验在木板的白纸上记录结点的位置及各拉力的方向，为了使记录的结果准确，应使拉力的方向尽量与木板所在平面平行，所以橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近且平行于木板，C正确； 解析 实验中两细绳不要求等长，为了使实验结论具有普遍性，橡皮条不应只与两绳夹角的平分线在同一直线上，D错误。 (3)保持结点O的位置不变，即合力不变，OB方向不变，OC逆时针旋转一定的角度，根据平行四边形定则，可使FOC读数减小，FOB读数增大，A正确；保持结点O的位置不变，即合力不变，OB、OC均逆时针旋转一定的角度，根据平行四边形定则，可使FOC读数减小，FOB读数增大，B正确；适当调整结点O远离A，则合力