第2節(jié)形變與彈力

1、實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系01020304備選訓(xùn)練 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 原理裝置圖操作要領(lǐng)平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等(1)操作：彈簧豎直懸掛，待鉤碼靜止時(shí)測(cè)出彈簧長(zhǎng)度(2)作圖：坐標(biāo)軸標(biāo)度要適中，單位要標(biāo)注，連線時(shí)要使各數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，明顯偏離曲線的點(diǎn)要舍去實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理一、基本原理與操作實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理二、數(shù)據(jù)處理1圖象法：根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，在建好直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。以彈簧的彈力F為縱軸，彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫軸，根據(jù)描點(diǎn)的情況，作出一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線。2列表法：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中，研究測(cè)量的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)誤差允許

2、的范圍內(nèi)，彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的比值不變。3函數(shù)法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的函數(shù)關(guān)系。注意事項(xiàng)(1)不要超過(guò)彈性限度實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超過(guò)彈簧的彈性限度。(2)盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。(3)觀察所描點(diǎn)的走向不要畫折線。(4)統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理誤差分析1鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。2畫圖時(shí)描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來(lái)誤差。 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)命題角度 實(shí)驗(yàn)原理與步驟【例1】如圖甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量

3、的關(guān)系。(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：_。(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：_。(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m。圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是_。轉(zhuǎn)到下頁(yè)彈簧原長(zhǎng)、彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度)200 彈簧自身存在重力刻度尺實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)；B記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0；C將鐵架臺(tái)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(gè)、2個(gè)

4、、3個(gè)、4個(gè)鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)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(zhǎng)量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式。首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；G整理儀器。 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)：_。轉(zhuǎn)到解析轉(zhuǎn)到上頁(yè)CBDAEFG 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來(lái)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和形變量。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有彈簧的原長(zhǎng)、彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度)。(3)取圖象中(0.5，0)和(3.5，6)兩個(gè)點(diǎn)，代入Fkx，可得k200 N/m，由于彈簧自身

5、存在重力，使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量。(4)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)镃BDAEFG。答案(1)刻度尺(2)彈簧原長(zhǎng)、彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度) (3)200彈簧自身存在重力(4)CBDAEFG轉(zhuǎn)到上頁(yè)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破命題角度 數(shù)據(jù)處理及誤差分析【例2】在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。 (1)某同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖所示。下列表述正確的是() Aa的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng) Ba的勁度系數(shù)比b的大 Ca的勁度系數(shù)比b的小 D測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比(2)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來(lái)，在自由端掛上不同質(zhì)

6、量的鉤碼。實(shí)驗(yàn)測(cè)出了鉤碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖上標(biāo)出。作出ml的關(guān)系圖線。彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)若懸掛的鉤碼的質(zhì)量比所標(biāo)數(shù)值偏小些，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈簧的勁度系數(shù)比實(shí)際勁度系數(shù)偏_。B轉(zhuǎn)到解析0.255(0.2480.262均正確)大實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破轉(zhuǎn)回原題實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新【例3】(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長(zhǎng)度L關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到如圖 a所示的FL圖象，由圖象可知：彈簧原長(zhǎng)L0_cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k_N/m。(2)按如圖b的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G1 N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖b，則指針?biāo)?/p>

7、刻度尺示數(shù)為_(kāi)cm。由此可推測(cè)圖b中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為_(kāi)個(gè)。3.02001.503 轉(zhuǎn)到解析實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)突破解析(1)由胡克定律Fk(LL0)，結(jié)合題圖a中數(shù)據(jù)得L03.0 cm，k200 N/m。(2)由題圖b知指針?biāo)究潭葹?.50 cm，由Fk(L0L)，可求得此時(shí)彈力為F3 N，故所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)。答案(1)3.0200(2)1.503 轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練審題視點(diǎn)(1)要讓盡可能多的點(diǎn)分布在畫出的直線上；不在直線上的點(diǎn)，要盡可能均勻分布在直線兩側(cè)；偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去.(2)由F=kx求k.【備選訓(xùn)練1】(2011安徽卷，21(1)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來(lái)，在自由端

8、掛上不同質(zhì)量的砝碼實(shí)驗(yàn)測(cè)出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖中標(biāo)出. (g9.8 m/s2)作出ml的關(guān)系圖線；彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m. 0.259 注意畫線方法備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練2】(2016長(zhǎng)春質(zhì)量監(jiān)測(cè))在探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)先按圖6對(duì)彈簧甲進(jìn)行探究，然后把彈簧甲和彈簧乙并聯(lián)起來(lái)按圖7進(jìn)行探究。在彈簧彈性限度內(nèi)，將質(zhì)量為m50 g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，分別測(cè)得圖6、圖7中彈簧的長(zhǎng)度L1、L2，如下表所示。 (1)已知重力加速度g9.8 m/s2，要求盡可能多地利用測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算彈簧甲的勁度系數(shù)k_N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)由表中數(shù)據(jù)_(填“能”

9、或“不能”)計(jì)算出彈簧乙的勁度系數(shù)。 49能轉(zhuǎn)到解析鉤碼個(gè)數(shù)1234L1/cm30.0031.0432.0533.02L2/cm29.3329.6529.9730.30備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練3】某同學(xué)探究一條橡皮筋的彈力和伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用了一條拉伸一定長(zhǎng)度后粗細(xì)會(huì)明顯變化的橡皮筋。利用彈簧秤測(cè)出橡皮筋彈力的大小，利用刻度尺測(cè)出橡皮筋的長(zhǎng)度。(1)某次測(cè)橡皮筋的彈力時(shí)，彈簧秤的示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為_(kāi)N。 (2)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的橡皮筋的彈力F與橡皮筋伸長(zhǎng)量x的數(shù)據(jù)作出Fx圖象，如圖乙所示。從圖上可以看出，在彈力較小時(shí)，橡皮筋的彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系遵循胡克定律，這時(shí)橡皮筋

10、的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m。 (3)由圖乙可以看出，當(dāng)拉力較大時(shí)，橡皮筋的彈力與伸長(zhǎng)量的比值發(fā)生了明顯的變化，這時(shí)拉力越大，橡皮筋越_(填“容易”或“不容易”)發(fā)生形變。 1.30轉(zhuǎn)到解析12不容易 備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練4】(2017安徽黃山模擬)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)。彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤中每次增加10 g 砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6。數(shù)據(jù)如下表：表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)。由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)。(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與_的差值(填“L0”或“Lx”