第三板块 专题七 主题二 “弹簧、橡皮条”类实验（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材 江苏北京专用）

主题二 “弹簧、橡皮条”类实验 主题精要归纳 1．探究弹簧弹力与形变量的关系 (1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。 (2)画图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧。 2．探究两个互成角度的力的合成规律 (1)每次拉伸结点位置O必须保持不变。 (2)记下每次各力的大小和方向。 (3)画力的图示时应选择适当的标度。 实验(一)　测量弹簧的劲度系数 1． (2023·扬州高三调研)某同学利用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数。其中支架带有游标卡尺，游标卡尺(带固定的指针)主尺通过支架水平固定。一弹簧穿在细杆上，左端固定，右端与细绳连接，细绳跨过定滑轮，其下端可以悬挂若干质量均为50 g的钩码。弹簧右端连有一竖直指针，所在位置可通过游标卡尺读出。实验步骤如下： [逐点验收评价] (1)在绳下端悬挂一个钩码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆没有接触，调整游标卡尺，使指针与弹簧右端指针对齐。游标卡尺读数如图乙所示，为________mm。 (2)逐次增加钩码个数，并重复步骤(1)(保持弹簧在弹性限度内)。 (3)用n表示钩码的个数，L表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。 n 1 2 3 4 5 m/g 50 100 150 200 250 重力G/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 L/mm   73.5 83.2 93.1 102.9 (4)根据上表的实验数据在图丙中补齐数据点并作出F-L图像，得弹簧的劲度系数k＝________N/m。(结果保留2位有效数字) 解析：(1)游标卡尺主尺读数为63 mm， 游标尺读数为7×0.1 mm＝0.7 mm，则游标 卡尺读数为63.7 mm。 答案：(1)63.7　(4)见解析图　50 [细节提醒] (1)弹簧水平放置，可以消除弹簧重力对实验结果的影响。 (2)游标卡尺的读数并不表示弹簧的伸长量，但F-L图线的斜率仍为弹簧的劲度系数大小。　　 2． (2023·盐城高三调研)如图甲所示，有两条长度不同的弹性绳都遵循胡克定律。两绳上端固定在同一位置，下端系在一个轻质钩上，不缠绕时绳1的长度比绳2的短，绳1自然伸长时，绳2处于松弛状态。每个钩码质量为100 g，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2。现测量这两条弹性绳的劲度系数，进行以下操作： 实验(二)　测量弹性绳的劲度系数 ①测量绳1自然伸长时的长度L10＝20.00 cm； ②下端逐个加挂钩码，测量绳1的长度L，并记录对应钩码数量n，两条弹性绳一直处于弹性限度内； ③在坐标纸上建立坐标系，以L为纵轴，以所挂钩 码数量n为横轴，描出部分数据如图乙所示； ④根据图像求出弹性绳1、2的劲度系数k1、k2。 (1)加挂第________个钩码，弹性绳2开始绷紧； (2)弹性绳1、2的劲度系数分别为k1＝________N/m，k2＝________N/m。(均保留1位小数) 解析：(1)弹性绳2绷紧前，根据胡克定律有nmg＝k1(L－L10)，弹性绳2绷紧后，同理有nmg＝k1(L－L10)＋k2(L－L20)＝(k1＋k2)L－k1L10－k2L20，比较以上两式可知，弹性绳2绷紧前相邻两数据点连线的斜率应比绷紧后大，由题图乙可知加挂第2个钩码，弹性绳2开始绷紧。 答案：(1)2　(2)2.5　17.1 实验(三)　验证力的平行四边形定则 3．(2023·扬州中学开学考试)某同学通过下述实验探究两个互成角度的力的合成规律。 实验步骤： ①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。 ②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧测力计示数改变0.50 N，测出所对应的长度l，部分数据如下表所示。 F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′。 ④在测力计挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。 完成下列作图和填空： (1)利用表中数据在图丙中画出F－l图线，根据图线求得l0＝________ cm。 (2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则FOA的大小为________ N。