2025年高考物理复习讲义第二章实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系(含解析).pdfVIP

2025年高考物理复习讲义第二章实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系(含解析).pdf

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实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

●注意事项

1.不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过度拉伸,超

过弹簧的弹性限度.

2.尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据.

3.观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后

所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.

4.统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.

●误差分析

1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验

误差.

2.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出了其弹性限度,不再符合胡克定律(F=

kx),故图像甲发生弯曲.

3.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,

故图像乙横轴截距不为零.

考点教材原型实验

典例一名同学用图甲所示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验.

(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理的操作顺序将步骤的序

号写在横线上:________.

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A处指针所对刻度尺上的刻度l;

0

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,读出弹簧下端指

针指示的刻度,将数据记录在表格内,然后取下钩码;

E.由图像找出m­l间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速

2

度取g=10m/s);求出弹簧的劲度系数.

(2)如图乙所示为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量m与弹簧长度l之

间的关系图线.

(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式:____________.

(4)实验得到的结论是:此弹簧的劲度系数k=________N/m.(计算结果保留3位有效数

字)

(5)如果将指针分别固定在图甲A点上方的B处和A点下方的C处,作出钩码质量m

和指针所对刻度l的关系图像,由图像进一步得出的弹簧的劲度系数k、k.k、k与k相

BCBC

比,可能是________.(请将正确选项的字母填在横线处)

A.k大于kB.k等于k

BB

C.k小于kD.k等于k

CC

/高/分/技/法

实验数据处理的三种方法

1.图像法:根据测量数据,在建好直角坐标系的坐标纸上描点,以弹簧的弹力F为纵

轴、弹簧的伸长量x为横轴,根据描点的情况,作出一条经过原点的直线.

2.列表法:将实验数据填入表中,研究测量的数据,可发现在实验误差允许的范围内,

弹力与弹簧伸长量的比值是一常数.

3.函数法:根据实验数据,找出弹力与弹簧伸长量的函数关系.

变式用如图甲所示的装置来探究胡克定律,轻质弹簧的左端与固定在墙上的拉力传

感器连接,在右端水平拉力F的作用下从原长开始沿水平方向缓慢伸长,弹簧与水平面不

接触,通过刻度尺可以读出弹簧的伸长量x,通过拉力传感器可以读出F,多次测量F、x,

作出F­x图像如图乙所示,回答下列问题:

(1)伸长量达到某个点后图像变弯曲,原因可能是_________________.

(2)弹簧的劲度系数为________.

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