(讲义)第2章第4讲 实验2：探究弹簧弹力与形变量的关系-2023版新高考物理【红对勾】大一轮复习讲与练全新方案

第二章　相互作用　　　　　　　 2.如图所示,甲、乙两个小球的质量均 为m,两球间用细线连接,甲球用细 线悬挂在天花板上,两根细线长度相 等。现给乙球一大小为F 水平向左 的拉力,给甲球一水平向右的3F 的拉力,平 衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位 置是下面的 ( ) 3.如图,小球C 置于光滑的半球形凹槽B 内, B 放在长木板A 上,整个装置处于静止状态, 在缓慢减小木板的倾角θ 过程中,下列说法 正确的是 ( ) A.A 受到的摩擦力逐渐增大 B.A 受到的压力逐渐减小 C.C 对B 的压力不变 D.C 相对B 保持静止 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第4讲 实验2:探究弹簧弹力与形变量的关系 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 【实验目的】 1.探究弹力和弹簧伸长的关系。 2.学会利用图像法处理实验数据,探究物理 规律。 【实验原理】 弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧的 弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力 也就越大。 【实验器材】 铁架台、弹簧、钩码、毫米刻度尺、坐标纸。 【实验步骤】 1.安装实验器材(如图所示)。 2.测量弹簧的伸长量(或总长)及 所受的拉力(或所挂钩码的质 量),列表作出记录,要尽可能多 测几组数据。 3.根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐 标,以弹簧的伸长量为横坐标。 4.按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出 一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一 定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧 的点数大致相同。 5.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表 的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑 二次函数。 【数据处理】 1.列表法 将测得的F、x 填入设计好的表格中,可以发 现弹力F 与弹簧伸长量x 的比值在误差允许 范围内是相等的。 2.图像法 以弹簧伸长量x 为横坐标,弹力F 为纵坐标, 描出F、x 各组数据相应的点,作出的拟合曲 线是一条过坐标原点的直线。 3.函数法 弹力F 与弹簧伸长量x 满足F=kx 的关系。 【注意事项】 1.不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩 码不要太多,以免弹簧被过度拉伸,超过弹簧 的弹性限度。 2.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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 053 3.观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实 验前并不知道其规律,所以描点以后所作的 曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和 走向以后才决定用直线来连接这些点。 4.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。 弹簧弹力始终与形变量成正比吗? 处理同一实验数据时,分别作出弹力与 弹簧长度、弹簧形变量变化的关系曲线,二者有 何区别? 这两种图像对于求解弹簧劲度系数有 区别吗? 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 实验要点考查 ［例1］ (2021·广东汕头高三一模)某实 验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实 验中,操作过程如下: (1)将弹簧水平放置并处于自然状态,将标 尺的零刻度与弹簧一端对齐,弹簧的另一端所 指的标尺刻度如图甲所示,则该读数为 cm。 (2)接着,将弹簧竖直悬挂,由于 的影响,不挂钩码时,弹簧也有一定的伸长,其 下端所指的标尺刻度如图乙所示;图丙是在弹 簧下端悬挂钩码后所指的标尺刻度,则弹簧因 挂钩码引起的伸长量为 cm。 (3)逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后 弹簧下端所指的标尺刻度和对应的钩码总重 力。该实验小组的同学在处理数据时,将钩码 总重力F 作为横坐标,弹簧伸长量Δl作为纵坐 标,作出了如图丁所示的a、b两条Δl F 图像, 其中直线b是用挂钩码后的长度减去 (选填“图甲”或“图乙”)所示长度得到的。 数据处理与误差分析 ［例2］ (2020·天津模拟)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F x 图像,其中F 为弹簧弹 力,x 为弹簧长度。请通过图甲