第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

　探究弹簧弹力与形变量的关系 教材原型实验　 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。 甲　　　　　　　　　　　乙 (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与弹簧形变量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．以弹簧形变量为横坐标，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、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．以弹簧形变量为自变量，写出弹力与形变量的关系式，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挂上钩码后的长度。 (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度。 (3)取题图乙中(0.5 cm,0)和(3.5 cm,6 N)两个点，代入F＝kx解得k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得实验中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，实验步骤的先后顺序为CBDAEFG。 [答案]　(1)刻度尺　(2)弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度　(3)200　弹簧自身重力的影响 (4)CBDAEFG 2．如图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情境。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在表格中： 拉力大 小F/N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻 度x/cm 57.02 58.01 59.00 60.00 61.03 62.00 甲　　　　乙 丙 (1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________ cm。 (2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图像。 (3)由图像求出该弹簧的劲度系数为______ N/m，弹簧的原长为________ cm。(均保留三位有效数字) [解析]　(1)由题图乙可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm，故读数为63.60 cm。 (2)根据表中数据利用描点法作出对应的图像如图所示： (3)由胡克定律可知，图像的斜率表示劲度系数，则可知k＝＝ N/m≈24.9 N/m；图线与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长约为55.2 cm。 [答案]　(1)63.60　(2)图见解析　(3)24.9　55.2 　(1)用图像法处理实验数据时，因所选取的坐标轴不同，图线特点也不同。如作F­x图像，图线为一条过原点的直线，如作F­l(l为弹簧长度)图线，图线为一条与l轴有交点的倾斜直线。 (2)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使不在直线上的点均匀分布在直线两侧。 3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________ cm。 甲　　　　　乙　　　　　丙 (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________(填选项前的字母)。 A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主