第2章 实验二探究弹簧弹力与形变量的关系&实验三探究两个互成角度的力的合成规律（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

A.12mg B. mgD d C. mgD 2 D2-d2 D.2mg D 2-d2 D 解析:以任意一只篮球为研 究对象,分析受力情况,设 球架对篮球的支持力 N 与 竖直方向的夹角为α. 由几何知识得: cosα= D2 2 - d2 2 D 2 = D 2-d2 D 根据平衡条件得:2Ncosα=mg 解得:N= mgD 2 D2-d2 则得篮球对球架的压力大小为: N'=N= mgD 2 D2-d2 . 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系 一、实验目的 1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系. 2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据. 二、实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸. 三、实验原理 1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长, 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小 相等. 2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,弹簧的伸长量 可以由伸长后的长度减去弹簧原来的长度进行 计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量 之间的定量关系了. 四、数据处理 1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标, 以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图,得 出弹力F随弹簧伸长量x 变化的图线. 2.以弹簧的伸长量x为自变量,写出曲线所代表的 函数.首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑 二次函数. 3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函 数表达式中常数的物理意义. 五、误差分析 1.弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差.使弹簧 的一端固定,通过在另一端悬挂钩码来产生对弹 簧的拉力,可以提高实验的准确度. 2.弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源.测量 时尽量精确地测量弹簧的长度. 3.描点、作图不准确也会造成误差. 六、注意事项 1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出 它的弹性限度. 2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标 纸上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确. 3.测量弹簧的原长时要让它自然下垂.测弹簧长度 时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测 量,以减小误差. 4.测量有关长度时,应区分弹簧原长l0、实际总长l 及伸长量x 三者之间的不同,明确三者之间的 关系. 5.建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表 的量大小要适当,不可过大,也不可过小. 6.描点画线时,所描的点不一定都落在同一条曲线 上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两 侧.描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线. 7.记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关 系及单位. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 120 弹簧的劲度系数与弹簧的材质、弹簧丝的 粗细、单位长度内的匝数及弹簧的原长等因素有 关,为了探究弹簧劲度系数与弹簧原长的关系, 某同学设计了如下实验: (1)实验器材:刻度尺、原长约30cm的轻弹簧2 根、质量适当且相同的钩码5个、剪刀一把(用来 剪断弹簧),除以上器材外,还需要的器材是 铁 架台 . (2)简要实验步骤如下,请完成相应填空: a.将轻弹簧A 悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹 簧的原长L0; b.在弹簧的下端挂上钩码,记下钩码的个数n(n 分别取1、2、3、4、5),并待钩码静止时测出 弹 簧的长度 ,计算出弹簧的伸长量x; c.改变钩码个数,重复实验步骤b; d.将另一根与A 完全相同的弹簧剪成长度不同 的两段B 和C,测出B和C 的原长之比为2∶1, 分别用B和C 代替A 重复实验步骤a、b、c. (3)根据实验测量的数据,以所挂钩码个数n为 横坐标,弹簧伸长量x为纵坐标,得到上述A、B、 C三个弹簧的x-n 图像如图所示,根据图像可得 出的实验结论为 劲度系数与弹簧原长成反 比 ,图线A 的上部发生弯曲的原因是 弹簧 弹力超过其弹性限度 . 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边 形定则. 2.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的 能力. 二、实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相 同的效果,根据平行四边形定则求出F1 与F2 的 合力F,比较F 与F'在实验误差允许范围内是否 相等. 三、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两 个、三角板、刻度尺、铅笔. 四、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上. 2.用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点,橡皮条的 另一端拴上两个细绳套. 3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地 拉橡皮条,使橡皮条与细绳的结点伸长到某一位 置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅 笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向. 4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条与细 绳套的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计 的读数和细绳套的方向. 5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再做两次 实验. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 220 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从结点O 沿两细绳套方向画直 线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力 F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺 和三角板作平行四边形,过O点画平行四边形的 对角线,此对角线即合力F的图示. 2.用刻度尺从O 点按同样的标度沿记录的方向作 出实验步骤4中弹簧测力计的拉力F'的图示. 3.比较F 与F'是否完全重合或几乎重合,从而验 证平行四边形定则. 六、注意事项 1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将 两只弹簧测力计调零后互钩对拉,读数相同. 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点的位置 O一定要相同. 3.用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡 皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°~100° 为宜. 4.实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼睛要 正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡 皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些. 5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.不要 直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用 铅笔画一个点,移开细绳套后,再将所标点与O 点连接,即可确定力的方向. 6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相 同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍长 一些. 七、误差分析 1.弹簧测力计本身的误差. 2.读数误差和作图误差. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 李明同学在做“验证力的平行四边形定则” 实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O 点以 及 两 个 弹 簧 测 力 计 拉 力 的 大 小,如 图 甲 所示. (1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1 和F2 的合力图示,并用F表示此力. (2)有关此实验,下列叙述正确的是 ( ) A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉 力大 B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是 分力 C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一 位置O.这样做的目的是保证两次弹簧测力计 拉力的效果相同 D.若只增大某一个弹簧测力计的拉力的大小而 要保证橡皮筋结点位置不变,只需要调整另 一个弹簧测力计的拉力的大小即可 (3)图乙是李明和张华两位同学在做以上实验时 得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事 实? (力F'是用一个弹簧测力计拉时的图示) 答案:(1)如图所示 (2)AC (3)张华做实验时得到的结果比较符合实验事实 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 320