8 第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系（课件）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（新高考 广东版）

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 第二章　相互作用 栏目导引 实验基础 自主落实 栏目一 核心题型 分层突破 栏目二 实验基础 返回 返回 返回 返回 返回 核心题型 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 一、实验思路与操作 装置图与思路 操作要领 (1)测l0：按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 (2)测总长和弹力：在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。 装置图与思路 操作要领 思路：需要测量多组弹簧弹力和形变量的数据。弹力的测量：钩码标值。形变量的测量：刻度尺。 (3)重复：增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量。 (4)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注；连线时采用拟合法减小偶然误差 二、数据处理 1．图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。 2．列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。 三、误差分析 1．弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差，使弹簧的一端固定，通过在另一端悬挂钩码来产生对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度。 2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，测量时尽量精确地测量弹簧的长度。 3．描点、作图不准确也会造成误差。 四、注意事项 1．对钩码的要求 (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。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确。 2．测量与记录数据 (1)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量。 (2)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 3．画图像 描点画线时，注意一定要使尽可能多的点落在线上，其余各点均匀分布在线的两侧。 题型一　教材原型实验 一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验。 (1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________。 A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(l，m)对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来； B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0； C．将铁架台固定于桌子上，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； D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码； E．由图像找出m ­l间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速度取g＝10 m/s2)；求出弹簧的劲度系数。 (2)图为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线。 (3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：____________。 (4)此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k＝________N/m。(计算结果保留三位有效数字) 解析：　(3)m ­l图线的斜率k′＝1．25 kg/m，弹簧的劲度系数k＝k′g，则弹簧弹力和长度l的关系为F＝gk′(l－l0)， l0＝15×10－2 m，所以F＝12．5(l－0．15)。 (4)k＝k′g＝1．25×10 N/m＝12．5 N/m。 答案：　(1)CBDAE (2)如图所示 (3)F＝12．5(l－0．15) (4)12．5 针对练1．(2022·山东博兴统考)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图像，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测力计，当弹簧测力计的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝______cm。 (2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所示。下列表述正确的是________。 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．测得的弹力与弹簧的长度成正比 解析：　(1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为：x0＝8 cm；在F­x图像中斜率代表弹簧的劲度系数，则：k＝ eq \f(ΔF,Δx) ＝ eq \f(6,0.24) N/m＝25 N/m，在乙图中弹簧测力计的示数：F＝3．0