第二章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 ◆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：不要画成折线． 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． ◆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． 热点一　实验原理与实验操作 [典题例析] [典例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形变量的关系． (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)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入F＝kx可得k＝200 N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量． (4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG. [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　弹簧自重　(4)CBDAEFG [易错警示]　(1)测量有关长度时，应区别弹簧原长L0、实际总长L及伸长量x，明确三者之间的关系． (2)建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当，不可过大，也不可过小．描线的原则：尽量使各点落在一条直线上，少数点分布于直线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的直线． [跟踪训练] 1．(1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，以下说法正确的是　________　. A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 (2)某同学做“探究弹簧形变量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是　________　. 解析：(2)由于弹簧自身重力的影响，未挂钩码时，弹簧就伸长了一定长度，故只有C正确． 答案：(1)AB　(2)C 热点二　数据处理及误差分析 [典题例析] [典例2]　(2022·湖南卷，11)小圆同学用橡皮筋、 同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量．主要实验步骤如下： 图(a) (1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g； (2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 (3)