2023届高考物理一轮复习课件：第五讲 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系

第五讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 一、弹簧模型： 1.F=kX 理想 ∆F=k∆X 实际 k k由弹簧的材料、匝数、面积决定 思考：必须测出原长吗？ 如何克服弹簧本身重力的影响？ 第五讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 一、弹簧模型： 1.F=kX ∆F=k∆X k由弹簧的材料、匝数、面积决定 思考：必须测出原长吗？ 如何克服弹簧本身重力的影响？ L 第五讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 一、弹簧模型： 1.F=kX ∆F=k∆X k由弹簧的材料、匝数、面积决定 2.F=k(L-L0) =kL-kL0 k L0 思考：必须测出原长吗？ 如何克服弹簧本身重力的影响？ 横轴下方表示什么意义？ 高考真题：8. 2014年理综新课标卷Ⅱ23.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系；实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度；设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg砝码时，各指针的位置记为x；测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）.已知实验所用弹簧的总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm. （1）将表中数据补充完整： ， ；（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k~n图像； （3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点；若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k= . 81.7 0.0122 1.71X10-3/n 3.38/l0 N/m 第四讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 原理装置图 操作要领 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等 (1)安装：按照原理装置图安装实验仪器 (2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度 (3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去 [把握经典实验方案] 一、基础原理与操作 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 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 函数法 根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系  二、核心关键——数据处理 [融通多彩实验方案] 鲁科版新教材——探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 [要点解读] (1)刻度尺固定在铁架台上，刻度尺的零点与弹簧悬点并不对齐。 (2)弹簧的伸长量仍等于两次弹簧长度的读数之差。 [归纳共性实验关键] 1．不变的实验原理 (1)都是利用平衡时弹簧弹力等于悬挂钩码的重力大小来得到弹簧弹力的大小，即F＝G。 (2)都是利用刻度尺测量弹簧原长l0和挂钩码后弹簧的长度l，利用x＝l－l0得出弹簧的形 变量x。 2．必备的实验器材 铁架台、刻度尺、弹簧、钩码(若干)。 3．通用的数据处理方法 (1)图像法；(2)列表法；(3)函数法 4．共同的注意事项 (1)所挂钩码不要过重，不能超出弹簧的弹性限度。 (2)测量弹簧的长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量。 (3)连线时要注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。 考法一　实验原理与操作 1．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：_______。 (2)实验中需要测量的物理量有：_______________________________________________________________。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x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__________________。 刻度尺 弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度 200 弹簧自身的重力 (4)为完成该实验，设计实验步骤如下： A．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； B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0； C．将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，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、