第十六章 课时2 探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（浙江专用）

课时2　探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律 (一)探究弹簧弹力与形变量的关系 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。 2.实验步骤 (1)将铁架台放在桌面上(固定好),把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,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。 3.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,写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。 得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。 4.误差分析 (1)钩码标值不准确造成系统误差。 (2)弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差。 5.注意事项 (1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。要注意观察,适可而止。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确。 (3)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,以免增大误差。 (4)描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。 (5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 (二)探究两个互成角度的力的合成规律 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验目的 (1)探究合力与两个分力之间的关系。 (2)能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则。 2.实验原理 等效思想:分别用一个弹簧测力计和两个弹簧测力计将橡皮条结点拉伸到同一点O,记下力F的方向和大小、互成角度的两个力F1和F2的方向和大小,作出力F、F1、F2的图示,然后寻找F与F1、F2的关系。 3.实验器材 木板、白纸、图钉若干、两根细绳、橡皮条、弹簧测力计2个、刻度尺等。 4.实验步骤 (1)把木板平放在桌面上,用图钉把一张白纸钉在木板上。 (2)用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点,橡皮条的另一端拴上两根细绳。 (3)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。如实验原理图所示。用铅笔描下结点O的位置和两个细绳的方向,并记录弹簧测力计的读数。 (4)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向。 (5)选定一个合适的标度,用力的图示法作出F1、F2和F的图示。 (6)用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,分析F1、F2和F之间可能存在的关系。 (7)改变两个力F1、F2的大小和方向,重复上述实验,看看是否与第一次得出的结果一致。 5.误差分析 (1)除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。 (2)用两个弹簧测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计不在同一个平面内,这样两个弹簧测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。 (3)减小误差的方法。 ①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 ②作图时用刻度尺,借助于三角板使表示两力的对边一定要平行。 6.注意事项 (1)正确使用弹簧测力计。 ①本实验需要选用两个规格相同的弹簧测力计,使用弹簧测力计前,应先调节零刻度。 ②在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。 ③被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致。 ④拉弹簧测力计时,应使弹簧测力计与木板平行。 ⑤弹簧测力计读数时视线应正对刻度。 (2)用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°～100°为宜。 (3)细绳应适当长一些,便于确定力的方向,不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向。 (4)在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。 实验原理和实验操作 [例1] 如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等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的关系