第2章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 一轮总复习 多媒体课件 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系 备考目标 1.会通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系。 2.进一步理解胡克定律，掌握以胡克定律为原理的拓展实验的分析方法。 实验01步——理清实验过程，注意关键点 原理装置图 操作要求 注意事项 数据处理 实验02步——透析常见考法，明确常考点 类型一 教材原型实验 类型二 拓展创新实验 实验（二） 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等 1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。 2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中。 3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5。 1.操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。 2．作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。 3．适量：弹簧下端所挂钩码不要太多以免弹簧伸长量超出弹性限度。 4．多测：要使用轻质弹簧尽可能多测几组数据。 5．统一：弹力及伸长量对应关系及单位应统一。 1.列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。 2．图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。 作图处理数据的规则 (1)要在坐标轴上标明代表的物理量符号、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图像尽可能占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长，则横坐标的起点可以不从零开始。 (2)作图线时，尽可能使直线通过较多的点，不在直线上的点也要尽可能均匀分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)。 (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图像的斜率、截距的意义。 【针对训练】 1．利用如图所示装置做“研究弹力与弹簧伸长量关系”的实验，所用的钩码都相同。 (1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态； (2)下列操作正确的是________； A．实验前，应该先把弹簧水平放置在桌面上测量其长度 B．用直尺测得弹簧的长度作为弹簧的伸长量 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读刻度尺的读数 D．逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针所指的刻度尺刻度和对应的钩码总重量 (3)某同学采用正确的方法操作后，用图像法处理数据时，把弹簧的伸长量x作为横坐标，弹力F作为纵坐标，然后描点作图，则作出的图像应为________。 解析：(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态。 (2) 实验前，应该先把弹簧竖直悬挂后测量其长度，故A错误；用直尺测得弹簧的长度不是弹簧的伸长量，而是原长和伸长量之和，故B错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读刻度尺的读数，故C正确； 为防止超过弹性限度，应逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针所指的刻度尺刻度和对应的钩码总重量，故D正确。故选CD。 (3)根据F＝kx，作出的图像应为一条过原点的直线，故选A。 答案：(1)竖直　(2)CD　(3)A 2．某同学用如图1所示的装置做探究弹簧弹力与形变量的关系实验。 (1)实验时将弹簧悬挂在铁架台上，先测出不挂钩码时弹簧的长度，通过改变弹簧下端悬挂的钩码的个数来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中做法规范的是________；(填选项前的字母) A．逐一增挂钩码，记下每增加一个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 (2)实验过程中，记下每次所挂钩码的重力，即弹簧弹力F的大小，在坐标纸上描出多次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点，作出的图像如图2所示，由此得到弹簧的劲度系数为________ N/m； (3)图3是该同学描绘的弹簧的伸长量x与弹力F的关系图线，图线的末段明显偏离直线，造成这种现象的主要原因是_________________________________ ______________________________________________________________________。 解析：(1)实验时需要将测得的数据描点绘图，所以在测量时要逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针的标尺刻度和对应的钩码总重，故选A。 (2)由胡克定律F＝kΔx可得，弹簧的劲度系数为k＝ eq \f(ΔF,Δx) ＝ eq \f(2.5－0,10×10－2－0) N/m＝25 N/m。 (3)弹簧在其弹性限度范围内，弹簧所受的弹力与弹簧的形变量成正比，超过弹簧弹性限度后，不再成正比，图线的末端明显偏离直线，主要原因是弹簧受到的力超过了弹性限度。 答案：(1)A　(2)25　(3)弹簧受到的力超过了弹性限度 1．(2024·四川遂宁模拟)某实验小组利用如图所示的实验装置测量橡皮绳的劲度系数。将手机悬挂在橡皮绳下，手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向上的位移。 实验小组进行了如下主要的实验步骤： a．安装实验器材，橡皮绳分别与手机和铁架台连接，手机重心和橡皮绳在同一竖直线； b．手掌托着手机，使橡皮绳处于原长状态，打开手机中的位移传感器软件； c．缓慢释放手机，当手机平衡时记录下手机下降的高度x0； d．在手机下方悬挂质量为m＝50 g等重钩码，缓慢释放，当钩码平衡时记录下手机下降的高度x； e．重复上述第4步操作； f．作出钩码数量n及对应手机从橡皮绳原长开始下降高度x的关系图像，如图所示。 根据n ­x图像，回答以下问题： (1)不挂钩码时，橡皮绳的伸长量为 x0＝______； (2)该橡皮绳的劲度系数k＝ ______ N/m(取g＝9.8 m/s2)； (3)通过分析计算可得到手机的质量为______。 解析：(1)根据图像可知不挂钩码时，橡皮绳的伸长量为x0＝1.5 cm。 (2)根据胡克定律F＝kx 可得nmg＝kx 整理得n＝ eq \f(k,mg) x 由图像可知，图线的斜率为 k′＝ eq \f(Δn,Δx) ＝ eq \f(2－0,（2.5－1.5） cm) ＝2/cm 联立可得劲度系数为k＝98 N/m。 (3)手机静止时，根据平衡条件可得手机的重力为 G＝kx0＝98×0.015 N＝1.47 N 手机的质量为m0＝ eq \f(G,g) ＝ eq \f(1.47,9.8) kg＝150 g。 答案：(1)1.5 cm　(2)98　(3)150 g 【创新点剖析】　本题的创新之处在于以下两点： (1) 测量方法的创新：本实验测量橡皮筋的伸长量采用手机软件中的“定位”功能； (2)实验目的的创新：本实验测量了橡皮绳的劲度系数，进一步测出了手机的质量。 2.(2022·湖南高考)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： (1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g； (2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 长度l/ cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 (3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线； (4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如 图(c)所示，此时橡皮筋的长度为________ cm； (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______g(计算结果保留3位有效数字)。 解析：(3)根据表格中数据描点连线，如图所示。 (4)由题图(C)可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数l＝15.35 cm。 (5)设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则有nmg＝k(l－x0)，即l＝ eq \f(mg,k) n＋x0 图线的斜率k′＝ eq \f(Δl,Δn) ＝ eq \f(6.05,20) ×10－2＝ eq \f(mg,k) 解得k＝20.0 N/m 代入数据解得x0＝9.00 cm 挂上冰墩墩玩具，有Mg＝k(l－x0) 解得M＝127 g。 答案：(3)见解析图　(4)15.35　(5)127 【考题揭秘】 (1)注重实践：创新性地选择身边的橡皮筋、刻度尺、硬币等器材代替天平测量质量。 (2)注重规律：实验原理和方法是胡克定律F＝kx、平衡条件及G＝mg等规律综合运用。 (3)注重探究：通过将数据拟合成直线、刻度尺读取要估读一位等操作，考查科学探究能力。 $$