第14讲 探究弹簧弹力与形变量的关系-【鼎力暑假】2023年暑假新高一物理初高中衔接精编导学练

第14讲 探究弹簧弹力与形变量的关系 一、弹簧测力计的构成及原理： 弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。它是利用一下原理制成的：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长。（弹簧伸长长度跟所受拉力成正比） 二、弹簧测力计的使用： （1）观察在自然状态下指针是否指在0刻度线上 （2）检查测力器是否被卡住，拉一下弹簧挂钩看看是否灵活 （3）将物体挂在弹簧测力计上，使测力计力的作用线与弹簧伸缩方向在同一直线（否则会导致测量不准确），待指针稳定后读数。 【例1】使用弹簧测力计之前，要先观察 ___________和 ___________，并调整指针在 ___________位置上。如图所示，物体的重力是 ___________N。用弹簧测力计吊着此物体缓慢放入装满水的溢水杯后，溢水杯溢出1N的水，则物体受到的浮力为 ___________N，若物体上表面受到液体的压力为2N，则物体下表面受到液体的压力为 ___________N。    【答案】 量程 分度值 零刻度线 2.2 1 3 【详解】[1][2][3]使用弹簧测力计之前，要先观察量程和分度值，并调整指针在零刻度线位置上。如图所示，测力计的分度值为0.2N，测力计的示数为2.2N，故物体的重力是2.2N。 [4][5][6]用弹簧测力计吊着此物体缓慢放入装满水的溢水杯后，溢水杯溢出1N的水，则物体受到的浮力为 F浮=G排=1N若物体上表面受到液体的压力为2N，则物体下表面受到液体的压力F下=F浮+F上=1N+2N=3N 【例2】某同学做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。先将弹簧平放在水平桌面上，用刻度尺测出弹簧的自然长度，再将弹簧的上端挂在铁架台上，使弹簧处于竖直状态，如图甲所示。然后将钩码逐个挂在弹簧的下端，测出相应的弹簧总长度L，算出弹簧伸长量，记录实验数据，作出弹簧下端所受拉力F与弹簧伸长量x变化的图象，如图乙所示。      （1）弹簧具有______（填“弹性”或“塑性”）； （2）图乙中，直线没过坐标原点，可能的原因是______； A．坐标标度选取不合理        B．钩码重力的测量值都偏大        C．弹簧自身重力的影响 （3）该同学用实验中的弹簧制作了一个弹簧测力计，将该弹簧测力计竖直放置，未挂重物时，调节指针与零刻度对齐，当悬挂某一重物时，则如图丙所示读数为______N； （4）若将弹簧拆下来，固定上端圆环，用手向下拉动挂钩，请在图丁中画出手受到的力F的示意图（力的作用点已经在图中标出）。______ 【答案】 弹性 C 4.6    【详解】（1）[1]在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变，不能够恢复原状的形变叫做塑性形变，弹簧在外力撤销后，可以恢复形变，因此弹簧具有弹性。 （2）[2]弹簧竖直悬挂时，由于自身重力影响，会伸长一些，此时弹簧的长度比水平放置时的长度更长，因此图乙中，直线没过坐标原点，与坐标标度选取和钩码重力的测量值无关，而是受自身重力影响。故选C。 （3）[4]图丙中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.6N。 （4）[5]用手向下拉动挂钩，手受挂钩对其向上的拉力，如图所示：    【初高中变化】 初中物理主要讲了弹簧测力计的原理及使用，在初中实验中也定性的说明了弹簧拉力大小与弹簧伸长量之间的关系。但高中物理主要是探究弹簧弹力和形变量的关系，用到的实验原理上是相似的，但是实验过程中的实验方法以及实验数据的处理是不同的，同时高中物理更加注重实验误差的分析。 一、实验目的 1.探究弹簧弹力与形变量的关系。 2.学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 二、实验原理 1.如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。 2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。 三、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。 四、实验步骤 1.按实验原理图安装实验装置，记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度l0。 2.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。 3.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。 1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 l/cm x/cm 0 五、数据处理 1.以弹力F(大小等于所挂钩码