(配套教参)第二章 相互作用物体平衡-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习物理一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系 (见学生用书P22) 一、实验原理 二、注意事项 1．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 2．描点画线时，注意一定要使尽可能多的点落在图线上，其余各点均匀分布在图线的两侧。 类型一　实验原理与实验操作 1．测弹簧长度时，一定要在弹簧和钩码静止后再测量，这样弹簧弹力与钩码的重力相等。 2．所挂钩码不要过重，以免使弹簧的形变超出弹簧的弹性限度。 例题　某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”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__6.93__cm。 (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__A__。 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，造成这种现象的主要原因是__弹簧受到拉力发生的形变超过了其弹性限度__。 【解析】 (1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm。 (2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多使弹簧的形变超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧，A正确。 (3)AB段明显偏离直线OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是因为弹簧受到拉力发生的形变超过了弹簧的弹性限度。 类型二　数据处理 处理实验数据的2种常用方法： (1)列表分析法：将实验数据填入表格，分析表中弹簧拉力F与对应弹簧的形变量Δx的关系，得出误差允许范围内为常量的结论。 (2)图像分析法：根据数据，描点作出F­Δx图像，如图所示。此图像是过坐标原点的一条直线，即F和Δx成正比。 例1某同学用图甲所示装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。 甲 　乙 (1)请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上：__CBDAE__。 A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(l，m)对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来。 B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0。 C．将铁架台固定于水平桌面上，将弹簧一端系于横梁上，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……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度并记录在表格内，然后取下钩码。 E．由m——l图像，进一步找出弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系。 (2)图乙为根据实验测得的数据标出的对应点，在图乙中作出钩码质量m与弹簧长度l间的关系图线。 (3)由图像可知，弹簧下端不挂钩码时，指针A处所对刻度尺上的刻度l0＝__15__cm。 (4)此弹簧的劲度系数k＝__12.5__N/m。(g取10 m/s2，结果保留三位有效数字) 【答案】 (2)见解析图 【解析】 (1)本实验的操作步骤：将铁架台固定于水平桌面上，将弹簧一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺。记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0。依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度并记录在表格内，然后取下钩码。以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(l，m)对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来。由m——l图像，进一步找出弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系。故步骤顺序为CBDAE。 (2)舍去误差比较大的点，将其他点用直线拟合，如图所示。 (3)图像的横截距即为弹簧下端不挂钩码时，指针A处所对刻度尺上的刻度，l0＝15 cm。 (4)图像的斜率与重力加速度的乘积表示弹簧的劲度系数，即k＝×10 N/m＝12.5 N/m。 例2 2023·余姚中学模拟某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端，实验过程如下：先平行管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln，数据如下表所示，实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 　　(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1，2，3)计算弹簧的压缩量：ΔL1＝6.03 cm，ΔL2＝6.08 c