人教版高考物理一轮总复习精品课件 第二章 相互作用 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系.ppt

考点一教材原型实验典例1.(2022山东高三开学考试)某同学欲做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,有铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码。(1)实验中还需要的测量工具是;?(2)用纵轴表示钩码质量m,横轴表示弹簧的形变量x,根据实验数据绘制出图线如图所示,由图可知弹簧的劲度系数k=N/m;(重力加速度g取9.8m/s2)?(3)若某同学先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是下列选项中的。?答案(1)刻度尺(2)4.9(3)C解析(1)实验中还需要的测量工具是刻度尺。解得k=4.9N/m。(3)由于一开始测出的弹簧原长L0是放在水平桌面上测量的,而实验中是将弹簧竖直悬挂,一开始竖直悬挂弹簧并且不挂钩码的时候,由于弹簧自身的重力,弹簧已经被拉长了,故弹簧在竖直悬挂的时候一开始已经有伸长量了,故图象有横截距,且由胡克定律:F=kΔx得,图象的斜率为弹簧的劲度系数,故图象斜率不变,为一条倾斜直线,则图象应该为C。考点二实验的改进与创新典例2.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。甲乙(1)将表中数据补充完整:①,②。?(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验所用的弹簧中截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=N/m。?解题指导1.分析实验目的:探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。2.确定实验思路:挂重物前,各指针对应的读数为弹簧原长x0,挂重物后,各指针对应的读数为弹簧伸长后的长度x,则有:mg=k(x-x0)。3.制定数据分析方案练思维迁移应用1.(2022四川成都七中高三开学考试)一名同学利用如图装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验。(1)下列实验步骤的正确顺序为(填实验步骤前的字母);?A.以弹簧长度l为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B.记下弹簧下端不挂钩码时,其下端指针在刻度尺上指示的刻度l0;C.将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码,待钩码静止后,读得弹簧下端指针指示的刻度,然后取下钩码;E.由图象找出m与l间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式,求出弹簧的劲度系数。(2)利用实验得到的数据作图,得到如图所示的F-L图象。由图象可知:弹簧原长L0=cm,由此求得弹簧的劲度系数k=N/m。?答案(1)CBDAE(2)3.0200解析(1)先安装铁架台并固定弹簧和刻度尺,测量出此时弹簧下端对应刻度,以此悬挂不同个数钩码,并测量静止后弹簧下端对应刻度,建立坐标系并根据数据作图,最后根据图象得出相应结论,故顺序为CBDAE。(2)由坐标轴可知,拉力为零时,弹簧处于原长,长度为3.0cm;由F=kΔx代入数据可求劲度系数为2.(2018全国Ⅰ卷)如图甲,一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图甲中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图乙所示,其读数为cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m。(保留3位有效数字)?答案3.77553.73.某小组预测量轻弹簧的劲度系数,他们认为测量误差主要来源于弹簧原长的测量和弹簧形变量的测量,因此对实验进行如图甲改进:选择较光滑的水平桌面,滑轮涂上润滑油