2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用實驗2探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系學(xué)案新人教版

1、2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度Io,即彈簧的原長.圖實-2-12 用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F,以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x,在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組數(shù)據(jù)（x,F）對應(yīng)的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與彈簧伸曰.長量間的關(guān)三、實驗器材鐵架、毫米刻度尺、彈簧、鉤碼（若干）、三角板、鉛筆、重垂線、坐標(biāo)紙等.四、實驗步驟1 .如圖實-2-2所示，將鐵架臺放在桌面上（固定好），將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上,在靠近彈簧處將刻度尺（最小分度為 1 mm 固定于鐵架臺上，并用重垂線檢查刻度尺是否豎直.實驗二

2、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系（對應(yīng)學(xué)生用書第 30 頁）一、實驗?zāi)康?探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系.齊2 學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，探究物理規(guī)律.二、實驗原理1如圖實-2-1 所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.實驗要點梳理數(shù)據(jù)溟差細整塔數(shù)據(jù)溟差細整塔圖實-2-223 在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時測出彈簧的長度I，求出彈簧的伸長量x和所受的外力 H 等于所掛鉤碼的重力）.4 改變所掛鉤碼的數(shù)量， 重復(fù)上述實驗，要盡量多測幾組數(shù)據(jù)，將所測數(shù)據(jù)填寫在表格中.五、 數(shù)據(jù)處理1 以彈力F（大小等于所掛鉤碼的重力）為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，用描點法作

3、圖，連接各點得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.2 以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)表達式，并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義.六、 誤差分析311.系統(tǒng)誤差：鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確和彈簧自身重力的影響造成系統(tǒng)誤差.2 .偶然誤差：（1） 彈簧長度的測量造成偶然誤差，為了減小這種誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù).（2）作圖時的不規(guī)范造成偶然誤差，為了減小這種誤差，畫圖時要用細鉛筆作圖， 所描各點盡量均勻分布在直線的兩側(cè).、宀七、 注意事項i.所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度，要注意觀察，適可而止.2 .每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些，從而使坐標(biāo)點的間距盡可能大，這樣作出的圖線準(zhǔn)

4、確度更高一些.3 .測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時測量，以免增大誤差.4 .描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側(cè).5 .記錄實驗數(shù)據(jù)時要注意彈力、彈簧的原長I。、總長I及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.6 .坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中.TL究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.實驗關(guān)鍵突破I命題點關(guān)鍵點創(chuàng)新點逐一攻克命題點關(guān)鍵點創(chuàng)新點逐一攻克（對應(yīng)學(xué)生用書第 31 頁）考點一 |實驗原理與操作女口圖實-2-3 甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探4甲乙圖實-2-3(1) 為完成實驗，還需要的實驗器材有： _ .(2)

5、 實驗中需要測量的物理量有： _ .(3) 圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為N/m.(4) 為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下：A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x,F)對應(yīng)的點，并用平滑 的曲線連接起來；B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度I0；C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D.依次在彈簧下端掛上1 個、2 個、3 個、4 個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈 簧下端所對應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；E.以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式.首先嘗試寫成一次函數(shù)

6、，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F. 解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G. 整理儀器.請將以上步驟按操作的先后順序排列出來： _ .答案(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量(或與彈簧對應(yīng)的長度)(3)200 (4)CBDAEFG教師備選(1) 在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是()A. 彈簧被拉伸時，所掛鉤碼越多，誤差越小B. 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C. 用直尺測得的彈簧長度即為彈簧的伸長量42012345Jt/fttn5D. 用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等(2) 某同學(xué)做“

7、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長5,再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈6簧伸長后的長度L,把L-L。作為彈簧的伸長量 影響，最后畫出的圖線可能是下列選項中的()(1)B (2)C (1)實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且保證拉力a Jx0,所以選 C.考點二|數(shù)據(jù)處理與誤差分析某學(xué)校物理學(xué)習(xí)小組在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”.(1)如圖實-2-4 甲所示，將彈簧的上端0點固定懸吊在鐵架臺上，旁邊放置一刻度尺，刻度尺的零刻度線跟0點對齊，在彈簧的下

8、部A處做一標(biāo)記，如固定一個指針.在 彈簧下端的掛鉤上掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量都是 50 g)，指針在刻度尺上指示的刻度為x.逐個增加所掛鉤碼的個數(shù)， 刻度x隨掛鉤上的鉤碼的重力F的不同而發(fā)生變 化，將實驗測得的相應(yīng)F、x各點描繪在圖乙中. 請在圖乙中描繪出x隨F變化的圖彈力大小F彈跟彈簧伸長量 x的關(guān)系是x,這樣操作，由于彈簧自身重力的和重力平衡，應(yīng)選 B.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量象.由圖象得出彈簧的勁度系數(shù)kA=N/m(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)；此彈簧的LIrg?CP如果將指針固定在A點的下方P處，再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度D7系數(shù)與kA相比，可能

9、是A.大于kAD.無法確定B.等于 kAC.小于 kA8如果將指針固定在A點的上方Q處，再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度 系數(shù)與kA相比，可能是 _ .A.大于kAB.等于kAC.小于 kAD.無法確定 解析(1)如圖所示直線的斜率的倒數(shù)表示彈簧的勁度系數(shù)，即6X0.49得kA= -29. 2 -r N/m = 32 N/m，所以彈簧的彈力大小F彈跟彈簧伸長量x的函數(shù)關(guān)系是F彈=32 x.(2)如果將指針固定在A點下方P處，由于彈簧形變量均沒有變化，故再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度系數(shù)不會發(fā)生變化，故選B.(3)如果將指針固定在A點的上方Q處，顯然測得的彈簧形變量小了，故得出的彈

10、簧的勁度系數(shù)將變大，故選A.教師備選某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來,在自由端掛上砝碼盤通過改變盤中砝碼的質(zhì)量，測得6 組砝碼的質(zhì)量和對應(yīng)的彈簧長度I，畫出ml圖線，對應(yīng)點已在圖上標(biāo)出，如圖乙所示.(重力加速度g取 102m/s )(1)_采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，計算得到該彈簧的勁度系數(shù)為 _N/m.(保留三位有效數(shù)字)請你判斷該同學(xué)得到的實驗結(jié)果與考慮砝碼盤的質(zhì)量相比，結(jié)果_(填“偏大” “偏小”或“相同”).Fk=7，代入數(shù)據(jù)答案(1)如圖所示9T彈簧水平使用，重物的重力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自重的影響.(2)數(shù)據(jù)記錄： 由傳感器和計算機相連記錄數(shù)

11、據(jù)，避免人為讀數(shù)誤差， 而且數(shù)據(jù)記錄更便捷.(3)圖象的獲得：由坐標(biāo)紙作圖得F-x圖象T由傳感器和計算機輸入數(shù)據(jù)直接得F-x創(chuàng)新點 1 用傳感器代替鉤碼測拉力1圖實-2-5 甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)系的實驗情景用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出).所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：解析(1)根據(jù)胡克定律有mg= k(lIo)，即mg= kl,mg故k= |= 3.44 N/m.(2)即使考慮砝碼盤質(zhì)量,得到的乙圖也是與原圖線平行的一條傾斜直線，斜率不變,不影響勁度系數(shù)的測量結(jié)果.答案(1)3.44(2)相同考

12、點三|實驗拓展與創(chuàng)新創(chuàng)新視角創(chuàng)新視角 視角 1:實驗原理的創(chuàng)新(如圖甲、乙、丙所示)重物的重力作為彈簧的拉力，存在彈簧自重的影響甲乙4圖象.10拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.0011圖實-2-5(1)_從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為cm.根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象.由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為 _N/m,彈簧的原長為 _ cm.(均保留三位有效數(shù)字)【導(dǎo)學(xué)號：84370089】解析(1)由圖可知，刻度尺的最小分度值為0.1 cm，故讀數(shù)為 63.60 cm.(2)根據(jù)表中

13、數(shù)據(jù)利用描點法得出對應(yīng)的圖象如圖所示:(3)由胡克定律可知，圖象的斜率表示勁度系數(shù)，則可知=25.0 N/m ;圖象與橫坐標(biāo)的交點為彈簧的原長，則可知原長為答案(1)63.60(2)見解析(3)25.055.2創(chuàng)新點 2 水平放置彈簧代替豎直放置彈簧2.在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖實-2-6 所示所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力實驗時先測出 不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5 個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度.圖實-2-6(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6 組數(shù)據(jù)在圖實-2-7 坐標(biāo)紙中描點，請作出F-L圖線

14、.F1.7 0.2k=X= =0.62 0.56N/m甲乙丙認(rèn)m125 LO 152025 1/(x1 O m)圖實-2-7_ N/m.(3)根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù))(4) 該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較.彈簧的原長Lo即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，Lo= 5X102m= 5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k= 20 N/m.(3) 記錄數(shù)據(jù)的表格如下：次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度2L/10 mu-nili-i-1174_ivx-hr-bv t?.;士4-十十十I丄TT-t丄5丄十出”

15、予丄TT + xiTIT+l+x rr-yH*工4-H71-T1iL-T1-|TT-fr丄 舌業(yè)丄T+iiTIT+千丄41.3441nl-J-l-t JI-T-+S-1-T一二-|-:-4耳二】-1一mr-d4T#Tr-mrT-llr-ll-ilJ mm J-1T J. Jin 4u-lai J J - -l.4JL.i月r4l.xi-L rT-4 4rJ-lr4.if-IL; rT-l4l-!l-lr4a-IL; nrJ-IrfF-LL- rL4.4FJ-lr4-iF-l-!:4-1-1-4r-n-L . 1屮*W-+7#=*丄丄工+十工十工4丄+士卜卡亠丄卡丄4丄+ + 十4丄十丄+亠4-

16、tl-bH4-1-T-4H-TT1*+VH-f-frJ.h卡X*丄+ + 十4-F +丄r-ILi-iH-tTLIfH-LFTI-1-I-T-4H-T-M1二土土十二-王土士亠41JIT-ICJT2-r-rm-KT上-TTTTJT1TUTTJ-H J JI Jlr4i-rll-J-1.44r-8-4* !- 4-L-l-41-44-1-l_人FJ-_UJ,-I-44-=4_J尸L-U41-44-4.J L4 4-l-4.u尸IDo 4eo,cm，勁度系數(shù)k=(2)由此圖線可得出彈簧的原長Lo=5-;44HIT十亠丄亠丄+十H十十亠TI-4丄節(jié)申，十4予-丄”丄+士-F4-丄丄TT+丄4|十+|

17、干-|丄，*丄+ +十+丄!丄1144-t-r-4-4544i!十z71-T-lir-ri-r-l-,訐1-li14-r-+T4ti一I- 4丄+千4丄；上 4- !-. +丄h卡.XX.+丄+ +十4-丄+-L-二-Lil-t斗-I-41-L4丄4-tH-u二I25 /xl O nt)-H+FnrJ4-1lTrTrTT-ll-llr-llitTTmJJT丿-rtT-r-rT-IIm*t13彈簧的伸長量x/10-2m(4)優(yōu)點：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響.缺點：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差增大.答案(1)見解析圖(2)520(3)見解析(4)避免彈簧自身所受重力對實驗

18、的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差增大創(chuàng)新點 3 利用橡皮筋探究胡克定律3. (1)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F=kx，用如圖實-2-8 甲所示的裝置就可以測出橡皮筋的k值，下面的表格中記錄了橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗數(shù)據(jù).其中實驗數(shù)據(jù)記錄有錯誤的是第 _組在圖乙中作出F-x圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k=_N/m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)實驗小組12345拉力F(N)510152025伸長量x(cm)1.63.24.86.48甲乙圖實-2-8(2)不同橡皮筋的k值一般不同，k值通常與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面YS積S

19、有關(guān)，理論與實際都表明k=T，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量.在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是 _.若實驗(1)使用的橡皮筋未受拉力的長度為L= 20.00 cm,直徑D= 4.000 mm 則該橡皮筋的楊氏模量Y=_(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).【導(dǎo)學(xué)號：84370090】14解析(1)測量長度時，由表格中的數(shù)據(jù)可知各數(shù)據(jù)都應(yīng)估讀到0.1 cm，故實驗數(shù)據(jù)記錄有誤的是第 5 組由表格中的數(shù)據(jù)作出對應(yīng)的圖象利用圖象的斜率表示k15YSkL值可得k= 3.1x102N/m; （2）由k=匸可得Y=，故楊氏模量Y的單位應(yīng)該是 Pa,代入數(shù)據(jù)可得：Y= 5x106Pa.2答案

20、(1)5 如圖所示 3.1x106(2)Pa5x10 Pa隨堂訓(xùn)練1 如圖實-2-9 甲所示，一根彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對彈簧施加變化的作用力（拉力或壓力）時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān) 系圖象，如圖乙所示則下列判斷不正確的是（）圖實-2-9TjbA. 彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B. 彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比C.該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m7D. 該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變T|ljr JFJh.A 由題圖乙知，F(xiàn)-x是一個過原點的直線，錯，B、C、D 正確.2 某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗.20k= 010 N/m = 200 N/m，可知選項F;N11甲16甲匕西圖實-2-10圖實-2-10 甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm ;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時彈簧的伸長量I為_cm;(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是 _;(填選項前的字母)A. 逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B. 隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量I與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏