(配套教参)第二章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 一、实验基本技能 1．实验目的 (1)探究弹力和弹簧伸长量的关系。 (2)学会利用图像法处理实验数据，探究物理规律。 2．实验原理 (1)如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。 (2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系。 3．实验器材 铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等。 4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，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。 记录表：弹簧原长l0＝ cm。 　　次数 内容　　 1 2 3 4 5 6 拉力F/N 弹簧总长/cm 弹簧伸长/cm 二、规律方法总结 1．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，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义。 2．误差分析 (1)系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。 (2)偶然误差 产生原因 减小方法 弹簧拉力大小的不稳定 弹簧一端固定，另一端通过悬挂钩码的重力来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数 弹簧长度测量不准 固定刻度尺，多测几次 描点、作图不准 坐标轴的标度尽量大一些，描线时让尽可能多的点落在线上或均匀分布于线的两侧 3.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。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．(2023·浙江省名校联盟创新卷)(1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，将弹簧悬挂在铁架台上，刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(选填“水平”或“竖直”)，弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L7，数据如下表所示： 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.40 35.35 37.40 39.30 41.41 (2)甲同学用图像法处理实验数据，如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，则横轴应是弹簧长度与 的差值(填“L0”或“Lx”)。由图可知弹簧的劲度系数为 N/m，通过图和表可知砝码盘的质量为 g(结果均保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2)。 解析：(1)实验时用砝码表示力的大小，所以使弹簧在竖直方向伸长。将弹簧悬挂在铁架台上，刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向上。 (2)横轴是弹簧挂砝码后弹簧长度与弹簧挂砝码盘时弹簧长度差，所以横轴是弹簧长度与Lx的差值。由图可知弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝4.9 N/m。由表中数据可知，弹簧下面放上砝码盘后弹簧伸长2 cm，可知砝码盘的质量m＝＝ kg＝0.01 kg＝10 g。 答案：(1)竖直　(2)Lx　 4.9　10 2．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