3.1 第2课时 实验：探完弹簧弹力与形变量的关系(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第一册同步学习指导(人教版2019)

练案!!2" 第三章"!!"!第-课时"实验%探究弹簧弹力与形变量的关系" """ """""" """"" "" !!某同学做"探究弹簧弹力与形变量的关系#的 实验时!设计了如图甲所示的实验装置!将待 测弹簧的一端固定在铁架台上!然后将毫米刻 度尺固定在弹簧一侧!并使弹簧另一端的指针 恰好落在刻度尺上& $!%关于本实验!下列说法正确的是"" ""& )!悬挂钩码时!应在钩码静止后再读数 *!应在弹簧的弹性限度范围内进行测量 +!在安装刻度尺时!必须使刻度尺保持竖 直状态 ,!在测量弹簧原长时!应将弹簧平放在水 平桌面上!使其自然伸长!并测出其 长度 $-%一个实验小组在"探究弹簧弹力与形变量 的关系#的实验中!使用两条不同的轻质 弹簧9和E!得到弹簧弹力与弹簧长度的 图像如图乙所示& 下列表述正确的是 """"& )!9的原长比E的短 *!9的劲度系数比E的小 +!9的劲度系数比E的大 ,!测得的弹力与弹簧的长度成正比 "!小明同学在学了胡克定律及探究弹簧弹力与 形变量的关系后!利用如图器材!测量锻炼所 用拉力器弹簧的劲度系数& 实验步骤如下+ )!将弹簧拉力器一端固定在支架上!另一端 系一个绳套 *!水桶装入一定量的水!用体重计测量水桶 和水的总质量C!并记录 +!将水桶系在绳套上!缓慢释放水桶!稳定后 测量弹簧的长度F!并记录 ,!改变水的质量!重复步骤*'+!并记录数据 F!绘制图像!并根据图像求拉力器弹簧的劲 度系数 $!%某次实验水桶及水总质量为!. JN时!弹 簧长度如图$每次测量时读最后一圈弹簧 下边缘刻度%!读出弹簧的长度!并填在表 格中/ 水桶和水的 总质量C 弹簧长度F . -1!.. %> 3 JN -2!5- %> !. JN """" !3 JN /1!45 %> -. JN /4!14 %> $-%在坐标纸中已经描绘了1组数据点!请将 未描绘的数据点补充完整!并作出C=F 图像 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! / *')** $/%根据图像计算可得拉力器$共五根弹簧% 中每根弹簧劲度系数为""""OA>$重 力加速度> ;!. >A:-!结果保留两位有效 数字%/ $1%弹簧拉力器手柄和弹簧自身质量对弹簧 劲度系数的测量结果""""$选填"有# 或"无#%影响& #!在"探究弹簧弹力与形变量的关系#的实验 中!实验装置如图甲所示!弹簧所受的水平拉 力等于所挂钩码的重力& 实验时先测出不挂 钩码时弹簧的自然长度!再将3个钩码逐个挂 在轻绳的下端!测出每次弹簧相应的长度& 小 明同学通过实验测出了5组数据!并在图乙的 坐标系中描点& $!%连接图乙中各点!由图线可得出该弹簧的原 长为""""%>!劲度系数为""""OA>& $-%小明同学的测量'记录及描点都规范正确!但 图乙中的一个描点$!4 %>!-!. O%位置明显 有偏差!原因是 "& $/%将弹簧水平放置跟竖直放置做实验相比 较!请指出水平放置做实验的优缺点$只 要各指出一条便可%& 优点+ "/ 缺点+ "& $!!-.--#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 图甲所示的实验装置!测量冰墩墩玩具的质 量& 主要实验步骤如下+ $!%查找资料!得知每枚硬币的质量为5!.3 N/ $-%将硬币以3枚为一组逐次加入塑料袋!测 量每次稳定后橡皮筋的长度F!记录数据 如下表+ 序号 ! - / 1 3 硬币数 量4"枚 3 !. !3 -. -3 长度 F"%> !.!3! !-!.- !/!31 !3!.3 !5!35 $/%根据表中数据在图乙上描点!绘制图线/ $1%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丙所 示!此时橡皮筋的长度为""""%>/ $3%由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 """""" N$计算结果保留/位有效 数字 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! %& *()** 练案[17] (2)在弹黄的弹性限度内，弹黄的弹力和弹簧长度成线性关 系。图线为直线，由题意可知，造成偏差的原因是弹赞的形变 1.(1)ABC(2)AC 蝇出了弹簧的弹性限度 解析：(1)为了减小误差，准确读数，悬挂钩码时，应在钩码静 (3)水平放置做实验的优点：可避免弹簧自身所受重力对实脸 止后再读数，故A正确：为了保护弹黄，应在弹簧的弹性限度 的影响。缺点：弹簧与接触面及轻绳与滑轮问存在摩擦会产 范围内进行测量，故B正确：弹簧竖直悬挂，故在安装刻度尺 坐误差 时，必须使刻度尺保持竖直状态，故C正确：弹簧自身重力会 4.(3)见解析(4)15.35(15.33-15.37均可)(5)127 使弹簧伸长，由于实验时弹簧坚直悬挂，为清除弹簧自身重力 解析：(3)利用描点法得出图像，如图所示。 对弹簧原长测量的影响，应把弹簧坚直悬挂后测原长，不能将 17 弹黄平放在水平桌面上测出其长度，故D諧误。 16 (2)在题图乙中，当弹黄的弹力为零时，弹黄处于原长，故b的 原长大于a的原长，故A正璃：题图乙中图线的斜率表示弹簧 的劲度系数大小，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B辑 误，C正确：弹簧的弹力与弹黄的形变量成正比，故D错误。 3 2.(1)31.24em(31.23-31.25m均可)(2)见解析图 12 (3)2.8×10(4)无 解析：(1)依题意，弹簧长度读数为31.24m,考虑到偶然误 差，读数范图可为31.23cm-31.25cm。 "051015202530n/枚 (2)依题意，m-【图像如图所示。 /g (4)根据刻度尺读数规则知，壕皮脑的长度(=15.35m (5)由糊克定体可得mg=4(1-6,变形为1=1+6 1-n图像的样率哭-9g×10-Vm,解得k=2.0m代 20 入数湛解得檬皮猫原长=9.00m。挂上冰微嫩玩具，有 Mg=(1-6),解得1M=127g。 0进 2.摩擦力 20.025.030.035.040.0em (3)假定每根弹簧的动度系数为k,则有卡= 探究点1 滑动摩擦力 基础梳理 200N 5×(38.48-24.00)x10m=2.8x10N/m 1.接触相对2.接触面相对运动 (4)实验中采用国像处理数据，由胡克定律可知，弹簧弹力的 3.aF:动摩擦因数4.相对运动 增加量与弹黄的形变量变化量成正比，即△F=k△x,因此弹黄 判断正误 拉力器手柄和弹赞的自重不会对劲度系数产生影响 (1)×(2)×(3)× 3.(1)520(2)弹簧的形变超出了弹簧的弹性限度 例1：C鱼缸相对桌布向左运动，则桌布对鱼缸摩擦力的方向向 (3)可避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与接触面 右，A不符合题意：桌子相对桌布向左运动，则桌布对桌子的 及轻绳与滑轮间存在摩擦会产生误差 摩擦力方向向右，B不符合题意：当鱼缸在桌面上滑动时，鱼 解析：(1)作出F-I图像知图所示，弹黄弹力F=0时，对应的 缸相对桌面向右运动，则桌子对鱼缸摩擦力的方向向左，C符 弹簧长度为弹簧的原长，可知图像的横轴载距为该弹簧的原 合题意：鱼缸先是受到桌布向右的摩擦力，后受到桌子向左的 长，即1。=5×102m=5em,图像直线部分的斜率为该弹簧的 摩擦力，则缸所受摩擦力的方向发生了变化，D不符合 题意 劲度系数，即k= (13-5)×10NVm=20N/m. 1.6-0 例2：CA4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，则有F, 2Fs=2×0.4×3N=2.4N,当拉力等于摩擦力时，拉力最 2.0 小，所以有F=2.4N,C正确。 1.6 探究点2静摩擦力 1.2 基础梳理 0.8 1.相对运动的趋势相对运动2.接触面相对运动趋势 0.4日 3.即将开始运动4.0Fm0<F≤F 由出油由油油出中由 判断正误 0 510152025 (×10m (1)×(2)V(3)×(4)× 281