2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系學(xué)案
《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系學(xué)案(8頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系學(xué)案 ◆ 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系。 2.學(xué)會(huì)用列表法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 ◆ 實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)、毫米刻度尺、彈簧、鉤碼若干、三角板、鉛筆、重垂線、坐標(biāo)紙。 ◆ 實(shí)驗(yàn)原理 1.在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長,平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。 2.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計(jì)算。這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了。 ◆ 實(shí)驗(yàn)步驟 1.儀器安裝 如圖所示,將鐵架臺(tái)放在桌面上(固定好),將彈簧的一
2、端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上,在靠近彈簧處將刻度尺(最小分度為1 mm)固定于鐵架臺(tái)上,并用重垂線檢查刻度尺是否豎直。 2.測量與記錄 (1)記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度l0,即彈簧的原長。 (2)在彈簧下端掛上鉤碼,待鉤碼靜止時(shí)測出彈簧的長度l,求出彈簧的伸長量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)。 (3)改變所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),要盡量多測幾組數(shù)據(jù),將所測數(shù)據(jù)填寫在下列表格中。 記錄表:彈簧原長l0=________cm。 次數(shù) 內(nèi)容 1 2 3 4 5 6 拉力F/N 彈簧總長/cm 彈
3、簧伸長量/cm 數(shù)據(jù)處理與分析 ◆ 數(shù)據(jù)處理 1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖,連接各點(diǎn)得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線。 2.以彈簧的伸長量為自變量,寫出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式,并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。 ◆ 誤差分析 1.系統(tǒng)誤差 鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確和彈簧自身重力的影響造成系統(tǒng)誤差。 2.偶然誤差 產(chǎn)生原因 減小方法 彈簧拉力大小的不穩(wěn)定 彈簧一端固定,另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù) 彈簧長度測量不準(zhǔn) 固定刻度尺,多測幾次 描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn) 坐標(biāo)軸的標(biāo)度
4、盡量大一些,描線時(shí)讓盡可能多的點(diǎn)落在線上或均勻分布于線的兩側(cè) ◆ 注意事項(xiàng) 1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度,要注意觀察,適可而止。 2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些,從而使坐標(biāo)點(diǎn)的間距盡可能大,這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些。 3.測彈簧長度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測量,以免增大誤差。 4.描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。 5.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。 6.坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中。 板塊二 考點(diǎn)細(xì)研·悟法培優(yōu) 考點(diǎn)1對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本操
5、作及注意事項(xiàng)的考查 例1 如圖甲所示,用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 (1)為完成實(shí)驗(yàn),還需要的實(shí)驗(yàn)器材有:_____________________。 (2)實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有:__________________。 (3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖象,由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。圖線不過原點(diǎn)的原因是由于__________________________。 (4)為完成該實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下: A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo),以彈力為縱坐標(biāo),描出各組(x,F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn),并用平滑
6、的曲線連接起來; B.記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0; C.將鐵架臺(tái)固定于桌子上,并將彈簧的一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺; D.依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)……鉤碼,并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度,并記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼; E.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與伸長量的關(guān)系式。首先嘗試寫成一次函數(shù),如果不行,則考慮二次函數(shù); F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義; G.整理儀器。 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來:________。 嘗試解答 (1)毫米刻度尺_(dá)_(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的
7、長度)__(3)200__彈簧自重__(4)CBDAEFG。 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要毫米刻度尺來測量彈簧原長和形變量; (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長度); (3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個(gè)點(diǎn),代入F=kx可得k=200 N/m,由于彈簧自重的原因,使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量; (4)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)镃BDAEFG。 [2018·四川成都一診]將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)不同、粗細(xì)也不同的彈簧套在一起,看作一根新彈簧,設(shè)原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1,原細(xì)彈簧(記為B)
8、勁度系數(shù)為k2、套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3。關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系,同學(xué)們做出了如下猜想: 甲同學(xué):和電阻并聯(lián)相似,可能是=+ 乙同學(xué):和電阻串聯(lián)相似,可能是k3=k1+k2 丙同學(xué):可能是k3= (1)為了驗(yàn)證猜想,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(裝置見圖甲)。 (2)簡要實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成相應(yīng)填空。 a.將彈簧A懸掛在鐵架臺(tái)上,用刻度尺測量彈簧A的自然長度L0; b.在彈簧A的下端掛上鉤碼,記下鉤碼的個(gè)數(shù)n、每個(gè)鉤碼的質(zhì)量m和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮,并用刻度尺測量彈簧的長度L1; c.由F=________計(jì)算彈簧的彈力,由x=L1-L0計(jì)算彈簧的伸長量,由
9、k=計(jì)算彈簧的勁度系數(shù); d.改變________,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b、c,并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1; e.僅將彈簧分別換為B、C,重復(fù)上述操作步驟,求出彈簧B、C的勁度系數(shù)的平均值k2、k3。比較k1、k2、k3并得出結(jié)論。 (3)圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的圖線,由此可以判斷________同學(xué)的猜想正確。 答案 (2)nmg 鉤碼的個(gè)數(shù) (3)乙 解析 (2)彈簧的彈力等于n個(gè)鉤碼的重力nmg;多次測量求平均值,可以減小誤差,所以實(shí)驗(yàn)中需要改變鉤碼的個(gè)數(shù)以改變彈簧彈力。 (3)由題圖乙可知,相同伸長量時(shí),F(xiàn)C=FA+FB, 由胡克定律可得k3Δx=k1Δx+k2Δx 所以k
10、3=k1+k2,乙同學(xué)的猜想是正確的。 考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例2 [2018·武漢調(diào)研]在探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時(shí),某同學(xué)先按圖1對(duì)彈簧甲進(jìn)行探究,然后把彈簧甲和彈簧乙并聯(lián)起來按圖2進(jìn)行探究。在彈性限度內(nèi),將質(zhì)量為m=50 g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端,分別測得圖1、圖2中彈簧的長度L1、L2如下表所示。 鉤碼個(gè)數(shù) 1 2 3 4 L1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02 L2/cm 29.33 29.65 29.97 30.30 已知重力加速度g=9.8 m/s2,要求盡可能多地利用測量數(shù)據(jù),計(jì)算彈簧甲的勁度系數(shù)k=________N
11、/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。由表中數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)計(jì)算出彈簧乙的勁度系數(shù)。 嘗試解答 49__能。 由題中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,每增加1個(gè)鉤碼,彈簧甲的平均伸長量約為1.00 cm,則彈簧甲的勁度系數(shù)k====49 N/m;把彈簧甲和彈簧乙并聯(lián)起來按題圖2進(jìn)行探究。由表中數(shù)據(jù)可知,每增加1個(gè)鉤碼,彈簧的平均伸長量為0.32 cm,由mg=F甲+F乙=k甲Δx甲+k乙Δx乙,可知彈簧乙的勁度系數(shù)能夠計(jì)算。 [2018·河南安陽模擬]某學(xué)校老師在研究性學(xué)習(xí)課上給同學(xué)們講了兩彈簧串聯(lián)后的等效勁度系數(shù)k與兩原彈簧勁度系數(shù)k1、k2的關(guān)系式為=+。該研究性學(xué)習(xí)小組為了證明這個(gè)
12、結(jié)論的正確性,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn),即把兩根勁度系數(shù)分別為k1、k2的彈簧連接起來探究,已知重力加速度為g。 (1)某次測量指針B如圖乙所示,指針示數(shù)為________cm; (2)設(shè)每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m,若測量多次并計(jì)算得出每增加一個(gè)鉤碼指針A示數(shù)的平均伸長量為ΔxA,指針B示數(shù)的平均伸長量為ΔxB,則可求得k=________,k1=________,k2=________,從而驗(yàn)證=+的正確性。 答案 (1)16.00 (2) 解析 (1)刻度尺的讀數(shù)要讀到最小刻度的下一位,故讀數(shù)為16.00 cm; (2)設(shè)整個(gè)彈簧伸長量為ΔxB,則根據(jù)胡克定律k=;單獨(dú)對(duì)A彈簧分析
13、,A彈簧的伸長量為ΔxA,則k1=,而B彈簧的伸長量為ΔxB-ΔxA,根據(jù)胡克定律可以得到k2=。 考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 例3 [2018·黃岡測試]甲、乙兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)小組分別探究“彈力和彈簧伸長的關(guān)系”。 (1)甲組同學(xué)利用圖(a)所示的裝置,將彈簧的上端與刻度尺的零刻度對(duì)齊,讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎?,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個(gè)增加鉤碼,依次讀出指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎?,所讀數(shù)據(jù)列表如下:(彈簧始終未超過彈性限度,重力加速度g取9.8 m/s2) 1 2 3 4 5 6 鉤碼質(zhì)量m/g 0 30 60 90 120 150 刻度尺
14、讀數(shù)x/cm 6.00 8.34 9.48 10.64 11.79 ①實(shí)驗(yàn)中掛30 g鉤碼時(shí)刻度尺的讀數(shù)如圖,請(qǐng)你將這個(gè)測量值填入記錄表中。 ②該小組根據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖(b)中的坐標(biāo)紙建立x-m坐標(biāo)系,并描出5組測量數(shù)據(jù),請(qǐng)你將第2組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上,并畫出x-m的關(guān)系圖線。 ③作出的圖線與坐標(biāo)系縱軸有一截距,其表示的物理意義是________;該彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (2)乙組同學(xué)利用圖(c)所示的裝置,用與甲組同樣規(guī)格的彈簧做實(shí)驗(yàn),他們將彈簧左端與刻度尺的零刻度對(duì)齊,讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧右端指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎?,然后?/p>
15、過定滑輪在彈簧右端的細(xì)繩上掛上鉤碼,并逐個(gè)增加鉤碼,依次讀出指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎怠V笏麄兘?jīng)歷了與甲組同樣的實(shí)驗(yàn)步驟,最后甲、乙兩組將測出的勁度系數(shù)進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)乙組的測量結(jié)果總比甲組的測量結(jié)果稍大一些,其原因是____________________,這種誤差叫________(填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”)。 嘗試解答 (1)①7.15__②見下圖__③彈簧的原長__25.4__(2)滑輪與軸及滑輪與細(xì)繩之間有摩擦__系統(tǒng)誤差。 (1)①刻度尺上準(zhǔn)確讀出7.1 cm,估讀0.05 cm,所以應(yīng)為7.15 cm; ②在圖(b)上畫出; ③還沒有掛重物時(shí),彈簧的長度也就是彈簧的原
16、長。由胡克定律可知mg=k(x-x0),變形得x=m+x0,所以=K(其中K為圖(b)中的斜率)。代入數(shù)據(jù)后得k=25.4 N/m。 (2)滑輪與軸及滑輪與細(xì)繩之間的摩擦使測量產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。 用金屬制成的線材(如鋼絲、鋼筋)受到拉力會(huì)伸長,17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn),金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長與拉力成正比,這就是著名的胡克定律。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為后人對(duì)材料的研究奠定了重要的基礎(chǔ)?,F(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿,長為4 m,橫截面積為0.8 cm2,設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長不超過原長的,由于這一拉力很大,桿又較長,直接測試有困難,就選用同種材料制成樣品進(jìn)行測試,通過測試取得如下數(shù)據(jù):
17、 (1)根據(jù)測試結(jié)果,推導(dǎo)出線材伸長量x與金屬桿的長度L、橫截面積S及拉力F的函數(shù)關(guān)系為________。 (2)在尋找上述關(guān)系時(shí),你運(yùn)用了哪種科學(xué)研究方法? _____________________________________________________。 (3)通過對(duì)樣品的測試,求出新材料制成的金屬桿能承受的最大拉力約為________。 答案 (1)x=k(其中k為比例系數(shù)) (2)控制變量法(或控制條件法、單因子法、歸納法) (3)104 N 解析 (1)由第一、二、三組數(shù)據(jù)橫向看可知,在金屬桿的長度L和橫截面積S一定的情況下,x∝F;縱向看可知,在金屬桿的橫截面積
18、S及拉力F一定的情況下,x∝L;同理,從第四、五組數(shù)據(jù)可看出在長度L和拉力F一定的情況下,x∝。綜合以上分析可知,金屬桿的伸長量x與金屬桿的長度L、橫截面積S及拉力F之間的函數(shù)關(guān)系為x=k(其中k為比例系數(shù))。 (2)本實(shí)驗(yàn)在研究F、L、S與x關(guān)系的過程中總有兩個(gè)物理量保持不變,從而得到另外兩個(gè)量之間的關(guān)系,即采用的研究方法為控制變量法。 (3)根據(jù)第一組測試數(shù)據(jù),拉力F=1000 N時(shí),可得k===8×10-12 (m2·N-1)。對(duì)于長為L=4 m,橫截面積為S=0.8 cm2的金屬桿,設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長不超過原長的,即x≤4 mm,則新材料金屬桿能承受的最大拉力約為Fmax==104 N。
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 110中國人民警察節(jié)(筑牢忠誠警魂感受別樣警彩)
- 2025正字當(dāng)頭廉字入心爭當(dāng)公安隊(duì)伍鐵軍
- XX國企干部警示教育片觀后感筑牢信仰之基堅(jiān)守廉潔底線
- 2025做擔(dān)當(dāng)時(shí)代大任的中國青年P(guān)PT青年思想教育微黨課
- 2025新年工作部署會(huì)圍繞六個(gè)干字提要求
- XX地區(qū)中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 支部書記上黨課筑牢清廉信念為高質(zhì)量發(fā)展?fàn)I造風(fēng)清氣正的環(huán)境
- 冬季消防安全知識(shí)培訓(xùn)冬季用電防火安全
- 2025加強(qiáng)政治引領(lǐng)(政治引領(lǐng)是現(xiàn)代政黨的重要功能)
- 主播直播培訓(xùn)直播技巧與方法
- 2025六廉六進(jìn)持續(xù)涵養(yǎng)良好政治生態(tài)
- 員工職業(yè)生涯規(guī)劃方案制定個(gè)人職業(yè)生涯規(guī)劃
- 2024年XX地區(qū)黨建引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興工作總結(jié)
- XX中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 幼兒園期末家長會(huì)長長的路慢慢地走