2026版创新设计高考一轮复习物理学生用-实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系.docxVIP

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

原理装置图

操作要求

注意事项

平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等

1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然长度l0，即原长。

2.如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中。

3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5。

1.操作:弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。

2.作图:坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。

3.适量:弹簧下端所挂钩码不要太多以免伸长量超出弹性限度。

4.多测:要使用轻质弹簧尽可能多测几组数据。

5.统一:弹力及伸长量对应关系及单位应统一。

数据

处理

1.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不变。

2.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倾斜直线。

考点一教材原型实验

作图处理数据的规则

(1)要在坐标轴上标明代表的物理量符号、单位,恰当地选取纵轴、横轴的标度,并根据数据特点正确确定坐标起点,使所作出的图像尽可能占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长,则横坐标的起点可以不从零开始。

(2)作图线时,尽可能使直线通过较多的点,不在直线上的点也要尽可能均匀分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远,则是因偶然误差太大所致,应舍去)。

(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义,注意分析图像的斜率、截距的意义。

角度实验原理及操作

例1(2025·安徽黄山高三期末)某同学在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中,设计了如图甲所示的实验装置。

(1)在实验中,以下说法正确的是(填正确答案标号)。?

A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度

B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态

C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等

(2)如图乙所示,是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图,由图可知,弹簧的劲度系数是N/m。?

(3)该同学用此弹簧制作成一弹簧测力计,丙图所示为某次测力时的示数,指针位置表示力的大小为N。?

角度数据处理及误差分析

例2(2025·湖南长沙模拟)某同学采用图甲所示装置探究弹簧弹力与伸长量的关系,安装好实验装置,让刻度尺与弹簧平行放置,弹簧下端连有水平指针。实验时,在弹簧下端逐个加挂钩码,静止时,记下钩码个数及指针所指刻度L,填入表格如下。

n

1

2

3

4

5

6

Ln/cm

25.85

27.84

29.65

31.78

33.9

36.02

请回答下列问题∶

(1)表中有一个数值记录不规范,这是挂个钩码时的读数。?

(2)为减小误差,采用逐差法计算弹簧伸长量。利用ΔLn＝Ln+3－Ln(n＝1,2,3)计算弹簧的伸长量,则有ΔL1＝5.93cm,ΔL2＝6.06cm,ΔL3＝6.37cm,伸长量的平均值ΔL＝ΔL1+ΔL2

(3)实验中,每个钩码的质量均为m＝50.0g,g取9.8m/s2,该弹簧的劲度系数为N/m(结果保留3位有效数字)。?

(4)图乙是该同学根据另一次实验数据描绘的弹簧的伸长量ΔL与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是_________________________________________?

___________。?

考点二创新拓展实验

创新角度:实验装置的改进

装置时代化

求解智能化

1.弹力的获得:弹簧竖直悬挂,重物的重力作为弹簧的拉力,存在弹簧自重的影响→弹簧水平放置,重物的重力作为弹簧的拉力,消除了弹簧自重的影响

2.图像的获得:由坐标纸作图得F－x图像→由传感器和计算机输入数据直接得F－x图像

例3(2025·四川内江一模)某实验小组利用如图所示的实验装置来测量橡皮绳的劲度系数k。将手机悬挂在橡皮绳下,用手机软件中的位移传感器,可以测量手机在竖直方向上的位移。该实验小组进行了如下主要的实验步骤:

a.将橡皮绳分别与手机和铁架台相连接,使手机重心和橡皮绳在同一竖直线上;

b.用手掌托着手机,使橡皮绳处于原长状态,打开手机中的位移传感器软件;

c.缓慢释放手机,当手机平衡时记录手机下降的高度x0;

d.在手机正下方悬挂不同个数的钩码,每个钩码的质量m＝50g,缓慢释放,当钩码平衡