2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)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伸长状态时的长度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

例1(2025·河南省中原名校联盟调研)某同学在做探究“弹簧弹力与形变量的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置。

(1)关于本实验,下列说法正确的是。?

A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度

B.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

C.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

D.用几个不同的弹簧,各测出一组拉力与伸长量,可得出拉力与伸长量成正比

(2)如图乙所示是某根弹簧所受拉力F与伸长量x之间的关系图像,由图可知该弹簧所受拉力F与伸长量x的比值k=N/m(保留3位有效数字)。?

(3)该同学用此弹簧制作成一把弹簧测力计,某次测力时弹簧测力计的指针位置如图丙所示,则弹力大小为F=N。?

例2(2025·黑龙江高三联考)某实验小组利用如图所示的实验装置测量弹簧的劲度系数,让毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐,实验时通过改变弹簧下端悬挂的钩码数量,改变弹簧的弹力F,并利用刻度尺读出对应的弹簧长度L。

(1)下列说法正确的是。?

A.悬挂钩码时,应在钩码静止后再读数

B.每次必须增加相同个数的钩码,钩码的总重力与弹力F大小相等

C.如果未测量弹簧原长,实验就无法得到弹簧的劲度系数

D.用几个不同的弹簧分别测出几组弹力与伸长量,得出弹力与伸长量之比相等

(2)实验小组先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用刻度尺测出弹簧的原长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,则作出的弹簧弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系图像,可能正确的是。?

(3)通过F-x图像的斜率求出弹簧的劲度系数k,则k(选填“大于”“小于”或“等于”)劲度系数的真实值。?

(4)若实验中毫米刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,则由实验数据测量得到的弹簧劲度系数将(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。?

听课笔记?

?

?

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·湖北省鄂东南联盟学校模拟)某同学利用图甲装置测量轻弹簧的劲度系数。图中光滑的细杆和游标卡尺主尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝码的质量均为m=50.0g)弹簧右端连有一竖直指针,其位置可通过移动游标使其零刻度线对准指针读出。实验步骤如下:

①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;

②系统静止后,记录指针的位置l1如图乙所示;

③逐次增加砝码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内),记录砝码的个数n及指针的位置l;

④将获得的数据作出l-n图像如图丙所示,图线斜率用a表示。

回答下列问题:

(1)图乙所示读数l1=cm。?

(2)弹簧的劲度系数表达式