第二章 创新实验课02 探究弹力和弹簧伸长的关系-【高考领航】2023高考物理大一轮复习教师用书word（人教版）

实验基础知识 一、基本实验要求 1．实验目的 (1)探究弹力和弹簧伸长量的关系． (2)学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律． 2．实验原理 (1)如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． (2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系． 3．实验器材 铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等． 4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直． (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长． (3)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)． (4)改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在表格中． 记录表：弹簧原长l0＝ cm. 　　次数 内容　　 1 2 3 4 5 6 拉力F/N 弹簧总长/cm 弹簧伸长量/cm 二、规律方法总结 1．数据处理 (1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，连接各点得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线． (2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义． 2．误差分析 (1)系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差． (2)偶然误差： 产生原因 减小方法 弹簧拉力大小的不稳定 弹簧一端固定，另一端通过悬挂钩码的重力来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数 弹簧长度测量不准 固定刻度尺，多测几次 描点、作图不准 坐标轴的标度尽量大一些，描线时让尽可能多的点落在线上或均匀分布于线的两侧 3.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． 命题点一　实验原理与操作 　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 ． (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； D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码； E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式(首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数)； F．解释函数表达式中常数的物理意义； G．整理仪器． 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： . 解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量． (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)． (3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，图线中的斜率表示劲度系数k＝N/m＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得弹簧不加外力时就有形变量． (4)根据实验操作的合理性可知先后顺序为C、B、D、A、E、F、G. 答案：(1)刻度尺　(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)200　弹簧自身的重力　(4)CBDAEFG 1实验过程需要哪些实验器