专题七 主题二“弹簧、橡皮条”类实验（Word教参）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材）

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。 [逐点验收评价] 实验(一)　测量弹簧的劲度系数 1．(2023·湖南娄底联考)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： (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。 (4)根据表格数据，作出F-L图像，如图所示，根据胡克定律可知k＝＝50 N/m。 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。　　 实验(二)　测量弹性绳的劲度系数 2．(2023·河北唐山模拟)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： 　　　 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。 (2)由题图乙可知，弹性绳2绷紧前，k1＝mg＝×0.1×9.8 N/m≈2.5 N/m，弹性绳2绷紧后，有k1＋k2＝mg＝×0.1×9.8 N/m＝19.6 N/m，即k2＝17.1 N/m。 答案：(1)2　(2)2.5　17.1 [细节提醒] (1)弹性绳2绷紧之后，L-n图线的斜率不再改变。 (2)弹性绳2绷紧之后，Δn2mg＝(k1＋k2)ΔL2，L-n图线的斜率为。 (3)计算劲度系数大小时，注意g＝9.8 m/s2，而不能取g＝10 m/s2。　　 实验(三)　验证力的平行四边形定则 3．在“验证力的平行四边形定则”实验中，有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧测力计。 (1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数。他通过实验得到如图甲所示的弹力大小F与弹簧伸长量x的关系图像，由此图像求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m(保留2位有效数字)。 (2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为________N；同时利用上一问中的结果获得弹簧上的弹力为2.50 N，请在图丙中画出这两个共点力的合力F合，由图得到F合＝________N(保留3位有效数字)。 (3)已知OB与OC的夹角略大于90°，若保持结点O