【备考2020】高考物理一轮复习学案 第8讲 实验：（一）探究弹力与弹簧伸长的关系(课件+解析卷+原卷)

第二部分 力 物体平衡 第8讲 实验（一）探究弹力与弹簧伸长的关系（原卷版） / 一、实验原理 1．如图1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_____。 / 图1 2．弹簧的长度可用_____直接测出，伸长量可以由拉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。 二、实验器材 铁架台、弹簧、_____、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。 三、实验步骤 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_____状态时的长度l0，即原长。 2．如图2所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，待钩码_____时量出弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中。 / 图2 改变所挂钩码的质量，量出对应的_____，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5。 求出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5以及对应所受的外力F1、F2、F3、F4、F5(_____所挂钩码的重力)． 钩码个数 长度 伸长量x 钩码质量m 弹力F 0 l0＝ 1 l1＝ x1＝l1－l0 m1＝ F1＝ 2 l2＝ x2＝l2－l0 m2＝ F2＝ 3 l3＝ x3＝l3－l0 m3＝ F3＝ ? ? ? ? ? / 要点一 实验数据处理方法 1．列表法 将测得的F、x填入设计好的表格之中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的． 2．图象法 以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线． 3．函数法 以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系． 要点二 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，应区别弹簧原长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值要适当，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． 要点三 误差分析 1．弹簧拉力大小的不稳定会造成误差。因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数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．在F—x图象上描点、作图不准确． / 要点一 实验原理与操作 【例题1】(2019·四川资阳高三上学期期末)在“探究弹簧的弹力与伸长量之间关系”的实验中，所用装置如图1所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中。 / 伸长量x/(×10－2 m) 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.98 7.50 (1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图2的坐标纸上描绘出能正确反应这一弹簧的弹力与伸长量间的关系图线。 (2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为_____。(保留三位有效数字) 针对训练1．(2019·广东茂名信宜中学模拟) 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系． /　/ (1)为完成实验，还需要的实验器材有_____． (2)实验中需要测量的物理量有 _____. (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_____N/m.图线不过原点的原因是由于 _____． (4)为完成该实验，设计的实验步骤如下： A．以弹簧伸长量 ... ...