《物理總第二章 相互作用 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理總第二章 相互作用 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系注意事項注意事項1.安裝實驗裝置：安裝實驗裝置：要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。2.不要超過彈性限度：不要超過彈性限度：實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超過彈簧的彈性限度。以免超過彈簧的彈性限度。3.盡量多測幾組數(shù)據(jù)：盡量多測幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。4.觀察所描點的走向：觀察所描點的走向：不要畫折線。不要畫折線。5.統(tǒng)一單位：統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)
2、系及單位。系及單位。誤差分析誤差分析1.鉤碼標值不準確，彈簧長度測量不準確帶來誤差。鉤碼標值不準確，彈簧長度測量不準確帶來誤差。2.畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差。畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差。熱點一教材原型實驗熱點一教材原型實驗【例【例1】(2017蚌埠模擬蚌埠模擬)如圖如圖1甲所示，用鐵架臺、彈簧和多甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與個已知質(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)系實驗。彈簧伸長量的關(guān)系實驗。圖圖1(1)實驗中還需要的測量工具有：實驗中還需要的測量工具有：_。(2)如圖乙所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖，縱
3、軸是鉤碼質(zhì)量如圖乙所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖，縱軸是鉤碼質(zhì)量m，橫，橫軸是彈簧的形變量軸是彈簧的形變量x。由圖可知：圖線不通過原點的原因是。由圖可知：圖線不通過原點的原因是_；彈簧的勁度系數(shù)；彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(計算計算結(jié)果保留結(jié)果保留2位有效數(shù)字，重力加速度位有效數(shù)字，重力加速度g取取9.8 m/s2)。(3)如圖丙所示，實驗中用兩根不同的彈簧如圖丙所示，實驗中用兩根不同的彈簧a和和b，畫出彈簧，畫出彈簧彈力彈力F與彈簧長度與彈簧長度L的的FL圖象，下列說法正確的是圖象，下列說法正確的是()A.a的原長比的原長比b的長的長 B.a的勁度系數(shù)比的勁度系數(shù)比b的大的大C.a的勁度系數(shù)比的勁度系
4、數(shù)比b的小的小 D.彈力與彈簧長度成正比彈力與彈簧長度成正比解析解析(1)實驗需要測量彈簧伸長的長度，故需要毫米刻度尺。實驗需要測量彈簧伸長的長度，故需要毫米刻度尺。(3)在圖象中橫截距表示彈簧的原長，故在圖象中橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比的原長比a的長，選的長，選項項A錯誤；在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數(shù)錯誤；在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，故，故a的勁度系的勁度系數(shù)比數(shù)比b的大，選項的大，選項B正確，正確，C錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故選項彈力與彈簧的形變量成正比，故選項D錯誤。錯誤。答案答案(1)毫米刻度尺毫米刻度尺(2
5、)彈簧有重力彈簧有重力4.9(3)B【變式訓練【變式訓練1】(2017南岸區(qū)模擬南岸區(qū)模擬)某同學在某同學在“探究彈力和彈探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系簧伸長量的關(guān)系”時，將輕質(zhì)彈簧豎直懸掛，彈簧下端掛一時，將輕質(zhì)彈簧豎直懸掛，彈簧下端掛一個小盤，在小盤中增添砝碼，改變彈簧的彈力，通過旁邊豎個小盤，在小盤中增添砝碼，改變彈簧的彈力，通過旁邊豎直放置的刻度尺可以讀出彈簧末端指針的位置直放置的刻度尺可以讀出彈簧末端指針的位置x，實驗得到，實驗得到了彈簧指針位置了彈簧指針位置x與小盤中砝碼質(zhì)量與小盤中砝碼質(zhì)量m的圖象如圖乙所示，的圖象如圖乙所示，g取取10 m/s2?；卮鹣铝袉栴}：?；卮鹣铝袉栴}：( 1
6、 ) 某 次 測 量 如 圖某 次 測 量 如 圖 2 甲 所 示 ， 指 針 指 示 的 刻 度 值 為甲 所 示 ， 指 針 指 示 的 刻 度 值 為_cm(刻度尺單位為刻度尺單位為cm)。(2)從圖乙可求得該彈簧的勁度系數(shù)為從圖乙可求得該彈簧的勁度系數(shù)為_N/m(結(jié)果保結(jié)果保留兩位有效數(shù)字留兩位有效數(shù)字)。圖圖2(3)另一同學在做該實驗時有下列做法，其中正確的是另一同學在做該實驗時有下列做法，其中正確的是()A.實驗中未考慮小盤的重力實驗中未考慮小盤的重力B.刻度尺零刻度未與彈簧上端對齊刻度尺零刻度未與彈簧上端對齊C.讀取指針指示的刻度值時，選擇彈簧指針上下運動最快的讀取指針指示的刻度
7、值時，選擇彈簧指針上下運動最快的位置讀取位置讀取D.在利用在利用xm圖線計算彈簧的勁度系數(shù)時舍棄圖中曲線部分圖線計算彈簧的勁度系數(shù)時舍棄圖中曲線部分數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)解析解析(1)刻度尺的最小分度為刻度尺的最小分度為0.1 cm，故讀數(shù)為，故讀數(shù)為18.00 cm。(3)本實驗中可采用圖象進行處理，故小盤的重力可以不考慮，本實驗中可采用圖象進行處理，故小盤的重力可以不考慮，故選項故選項A正確；讀數(shù)時刻度尺的零刻度應(yīng)與彈簧上端對齊，才正確；讀數(shù)時刻度尺的零刻度應(yīng)與彈簧上端對齊，才能準確測量，故選項能準確測量，故選項B錯誤；在讀指針的示數(shù)時，應(yīng)讓彈簧指錯誤；在讀指針的示數(shù)時，應(yīng)讓彈簧指針靜止之后再讀取，故選
8、項針靜止之后再讀取，故選項C錯誤；當拉力超過彈性限度時，錯誤；當拉力超過彈性限度時，將變成曲線，不再符合胡克定律，故應(yīng)舍去，故選項將變成曲線，不再符合胡克定律，故應(yīng)舍去，故選項D正確。正確。答案答案(1)18.00(2)0.30(3)AD實驗數(shù)據(jù)處理的三種方法實驗數(shù)據(jù)處理的三種方法(1)圖象法：根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在建好直角坐標系的坐標紙圖象法：根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在建好直角坐標系的坐標紙上描點，以彈簧的彈力上描點，以彈簧的彈力F為縱軸，彈簧的伸長量為縱軸，彈簧的伸長量x為橫軸，為橫軸，根據(jù)描點的情況，作出一條經(jīng)過原點的直線。根據(jù)描點的情況，作出一條經(jīng)過原點的直線。(2)列表法：將實驗數(shù)據(jù)填入表中，研究測
9、量的數(shù)據(jù)，可列表法：將實驗數(shù)據(jù)填入表中，研究測量的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，彈力與彈簧伸長量的比發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，彈力與彈簧伸長量的比值是一常數(shù)。值是一常數(shù)。(3)函數(shù)法：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出彈力與彈簧伸長量的函函數(shù)法：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關(guān)系。數(shù)關(guān)系。熱點二實驗拓展創(chuàng)新熱點二實驗拓展創(chuàng)新本實驗一般是在教材實驗原理的基礎(chǔ)上設(shè)計新情景進行考查，本實驗一般是在教材實驗原理的基礎(chǔ)上設(shè)計新情景進行考查，因此，要在教材實驗的基礎(chǔ)上注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于因此，要在教材實驗的基礎(chǔ)上注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題。用教材中實驗的
10、原理、方法和技巧處理新問題。高考考情演變高考考情演變裝置時代裝置時代化化求解求解智能智能化化1.彈力的獲得：彈簧豎直懸掛，重物彈力的獲得：彈簧豎直懸掛，重物的重力作為彈簧的拉力，存在彈簧自的重力作為彈簧的拉力，存在彈簧自重的影響重的影響彈簧水平使用，重物的重彈簧水平使用，重物的重力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自身力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自身的影響。的影響。2.圖象的獲得：由坐標紙作圖得圖象的獲得：由坐標紙作圖得Fx圖象圖象由傳感器和計算機輸入數(shù)據(jù)直由傳感器和計算機輸入數(shù)據(jù)直接得接得Fx圖象。圖象?！纠纠?】用如圖】用如圖3所示的實驗裝置研究彈簧的彈力與所示的實驗裝置研究彈簧的彈力與形變量之
11、間的關(guān)系。輕彈簧上端固定一個力傳感器，形變量之間的關(guān)系。輕彈簧上端固定一個力傳感器，然后固定在鐵架臺上，當用手向下拉伸彈簧時，彈然后固定在鐵架臺上，當用手向下拉伸彈簧時，彈簧的彈力可從傳感器讀出。用刻度尺可以測量彈簧簧的彈力可從傳感器讀出。用刻度尺可以測量彈簧原長和伸長后的長度，從而確定伸長量。測量數(shù)據(jù)原長和伸長后的長度，從而確定伸長量。測量數(shù)據(jù)如表格所示：如表格所示：圖圖3伸長量伸長量x/102 m2.004.006.008.0010.00彈力彈力F/N1.502.934.555.987.50(1)以以x為橫坐標，為橫坐標，F(xiàn)為縱坐標，在圖為縱坐標，在圖4的坐標紙上描繪出能夠正確的坐標紙上描
12、繪出能夠正確反應(yīng)彈力與伸長量關(guān)系的圖線。反應(yīng)彈力與伸長量關(guān)系的圖線。(2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)為由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)為_(保留兩位有效數(shù)保留兩位有效數(shù)字字)。圖圖4解析解析橫軸表示伸長量橫軸表示伸長量x，縱軸表示彈力，縱軸表示彈力F，按照表格數(shù)據(jù)，按照表格數(shù)據(jù)，描點畫圖，得到一條直線，圖象斜率代表彈簧勁度系數(shù)。描點畫圖，得到一條直線，圖象斜率代表彈簧勁度系數(shù)。答案答案(1)如圖如圖(2)75 N/m(7476 N/m均正確均正確)【變式訓練【變式訓練2】(2017商丘模擬商丘模擬)(1)某次研究彈簧所受彈力某次研究彈簧所受彈力F與與彈簧長度彈簧長度L關(guān)系實驗時，得到如圖關(guān)系實驗時，
13、得到如圖5 a所示的所示的FL圖象，由圖象圖象，由圖象可知：彈簧原長可知：彈簧原長L0_cm，求得彈簧的勁度系數(shù)，求得彈簧的勁度系數(shù)k_N/m。圖圖5(2)按如圖按如圖b的方式掛上鉤碼的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重已知每個鉤碼重G1 N)，使，使(1)中中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖b，則指針所指刻度尺，則指針所指刻度尺示數(shù)為示數(shù)為_cm。由此可推測圖。由此可推測圖b中所掛鉤碼的個數(shù)為中所掛鉤碼的個數(shù)為_個。個。解析解析(1)由胡克定律由胡克定律Fk(LL0)，結(jié)合題圖，結(jié)合題圖a中數(shù)據(jù)得中數(shù)據(jù)得L03.0 cm，k200 N/m。(2)由題圖由題圖b知
14、指針所示刻度為知指針所示刻度為1.50 cm，由，由Fk(L0L)，可求，可求得此時彈力為得此時彈力為F3 N，故所掛鉤碼的個數(shù)為，故所掛鉤碼的個數(shù)為3個。個。答案答案(1)3.0200(2)1.5031.(2017南昌模擬南昌模擬)某物理實驗小組在探究彈簧的勁度系數(shù)某物理實驗小組在探究彈簧的勁度系數(shù)k與與其原長其原長l0的關(guān)系實驗中，按示意圖的關(guān)系實驗中，按示意圖6所示安裝好實驗裝置，所示安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與輕質(zhì)彈簧上端平齊，在彈簧上安裝可移動讓刻度尺零刻度與輕質(zhì)彈簧上端平齊，在彈簧上安裝可移動的輕質(zhì)指針的輕質(zhì)指針P，實驗時的主要步驟是：，實驗時的主要步驟是：圖圖6將指針將指針P
15、移到刻度尺移到刻度尺l015.00 cm 處，在彈簧掛鉤上掛上處，在彈簧掛鉤上掛上200 g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；取下鉤碼，將指針取下鉤碼，將指針P移到刻度尺移到刻度尺l0210.00 cm處，在彈簧掛處，在彈簧掛鉤上掛上鉤上掛上250 g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；取下鉤碼，將指針取下鉤碼，將指針P移到刻度尺移到刻度尺l0315.00 cm處，在彈簧掛處，在彈簧掛鉤上掛上鉤上掛上50 g的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；的鉤碼，靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來；重復重
16、復步驟，在每次重復步驟，在每次重復時，都將指針時，都將指針P下移下移5.00 cm，同時保持掛鉤上掛的鉤碼質(zhì)量不變。同時保持掛鉤上掛的鉤碼質(zhì)量不變。將實驗所得數(shù)據(jù)記錄、列表如下：將實驗所得數(shù)據(jù)記錄、列表如下：次次數(shù)數(shù)彈簧原長彈簧原長l0 x/cm彈簧長度彈簧長度lx/cm鉤碼質(zhì)量鉤碼質(zhì)量mx/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根據(jù)實驗步驟和列表數(shù)據(jù)，回答下列問題：根據(jù)實驗步驟和列表數(shù)據(jù)，回答下列問題：(1)重力加速度重力加速度g取取10 m/s2。在實驗步驟。在實驗步驟中，彈簧的原長為中，彈簧的原
17、長為15.00 cm時，其勁度系數(shù)為時，其勁度系數(shù)為_N/m。(2)同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁度系數(shù)同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁度系數(shù)_(彈簧彈簧處在彈性限度內(nèi)處在彈性限度內(nèi))。A.不變不變 B.越大越大 C.越小越小解析解析(1)彈簧的原長為彈簧的原長為l0315.00 cm時，掛鉤上鉤碼的質(zhì)量時，掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為為m350 g，所受拉力，所受拉力F3m3g0.5 N，彈簧長度，彈簧長度l316.67 cm，彈簧伸長，彈簧伸長x3l3l031.67 cm。根據(jù)胡克定律，。根據(jù)胡克定律，F(xiàn)3k3x3，解得，解得k330 N/m。(2)彈簧的原長為彈簧的原長為l0525.00 cm時，掛
18、鉤上鉤碼的質(zhì)量為時，掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為m550 g，所受拉力，所受拉力F5m5g0.5 N，彈簧長度，彈簧長度l530.56 cm，彈，彈簧伸長簧伸長x5l5l055.56 cm。根據(jù)胡克定律，。根據(jù)胡克定律，F(xiàn)5k5x5，解，解得得k59 N/m。由此可知，同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁。由此可知，同一根彈簧的原長越長，彈簧的勁度系數(shù)越小，選項度系數(shù)越小，選項C正確。正確。答案答案(1)30(2)C2.圖圖7甲為某同學用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)甲為某同學用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)系的實驗情景。用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的系的實驗情景。用力傳感器豎直向下拉上端
19、固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標尺刻度輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標尺刻度x及拉力大小及拉力大小F(從電從電腦中直接讀出腦中直接讀出)。所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：。所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：拉力大小拉力大小F/N0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69標尺刻度標尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00圖圖7(3)24.8(24.625.0)55.2(55.155.3)(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_cm；(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標紙上根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標紙上作出作出F與與x的關(guān)系圖的關(guān)系圖象；象
20、；(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)_N/m、彈簧的原長、彈簧的原長為為_cm。(均保留三位有效數(shù)字均保留三位有效數(shù)字)答案答案(1)63.60(63.5863.62)(2)如圖所示如圖所示3.某物理興趣小組的同學在研究彈簧彈力的時候，測得彈力的大某物理興趣小組的同學在研究彈簧彈力的時候，測得彈力的大小小F和彈簧長度和彈簧長度L的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖8所示所示 ，則由圖線可知：，則由圖線可知：(1)彈簧的勁度系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)為_。(2)為了用彈簧測定兩木塊為了用彈簧測定兩木塊A、B間的動摩擦因數(shù)間的動摩擦因數(shù)，兩同學分，兩同學分別設(shè)計了如圖別設(shè)計了如圖9所示的甲、乙兩種方案。所示的甲、乙兩種方案。為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示A和和B之間的滑動摩擦力之間的滑動摩擦力的大小，你認為方案的大小，你認為方案_更合理。更合理。甲方案中，若甲方案中，若A和和B的重力分別為的重力分別為10.0 N和和20.0 N。當。當A被拉被拉動時，彈簧測力計動時，彈簧測力計a的示數(shù)為的示數(shù)為6.0 N，b的示數(shù)為的示數(shù)為11.0 N，則，則A、B間的動摩擦因數(shù)為間的動摩擦因數(shù)為_。答案答案(1)300 N/m(2)甲甲0.3
物理總第二章 相互作用 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系
