高三物理總復(fù)習(xí) 實驗2 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 魯科

實驗二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系.知識要點歸納實驗?zāi)康?．探究彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系．2．學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)．.實驗原理1．如圖2－4－1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等．圖2－4－1.2．彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算．這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了．.實驗器材鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線、鉛筆．.過程分析導(dǎo)引一、實驗步驟1．將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0，即原長．2．如圖2－4－2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中．.圖2－4－2.3．改變所掛鉤碼的質(zhì)量，量出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.鉤碼個數(shù)長度伸長量x彈力F0l0＝1l1＝x1＝l1－l0F1＝2l2＝x2＝l2－l0F2＝3l3＝x3＝l3－l0F3＝????.二、實驗數(shù)據(jù)處理方法1．以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖．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，寫出曲線所代表的函數(shù)．首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)．3．得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義．.三、注意事項1．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)量差盡量大一些，從而使坐標上描的點的間距盡可能大，這樣作出的圖線更精確．.3．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量、讀數(shù)，以免增大誤差．4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側(cè)．5．記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位．.四、誤差分析1．彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差．因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力，待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實驗的準確度．2．盡量精確地測量彈簧的長度，也是減小實驗誤差的基本方法．3．描點、作圖不準確．.實驗典例精析題型一基本實驗過程的考查(2011年福建調(diào)研)如圖2－4－3甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系．例1.圖2－4－3.(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：____________________________________.(2)實驗中需要測量的物理量有：___________________________________.(3)圖乙是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點的原因是由于__________________________________．.(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，以彈力為縱坐標，描出各組(x，F(xiàn))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L0；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，寫出彈力與伸長量的關(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：_________________________________..【解析】

(1)根據(jù)實驗?zāi)康目芍€需要刻度尺以測量彈簧原長和形變量；(2)根據(jù)實驗?zāi)康?，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、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)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個計數(shù)點，代入F＝kx可得k＝200N/m，由于彈簧自重的原因，使得彈簧不加外力時就有形變量．(4)根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG..【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(或與對應(yīng)的長度)(3)200彈簧自重(4)CBDAEFG.題型二實驗數(shù)據(jù)的處理在“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2－4－4.所用的每個鉤碼的重力相當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．例2.圖2－4－4.(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標圖2－4－5中，請作出F-L圖線．圖2－4－5.2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m.(3)試根據(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．優(yōu)點在于：__________________________________.缺點在于：_________________________________..【解析】

(1)用平滑的曲線將各點連接起來，如圖2－4－6所示：圖2－4－6.(2)彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L0＝5×10－2m＝5cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k＝20N/m.(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表：次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/×10－2m.(4)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點是：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】見解析.題型三創(chuàng)新實驗(2010年高考浙江理綜卷)在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”的實驗中，甲、乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧，為測量橡皮繩的勁度系數(shù)，他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量均為m＝0.1kg，取g＝10m/s2)，并記錄繩下端的坐標x加i(下標i表示掛在繩下端鉤碼個數(shù))，然后逐個拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標x減i，繩下端坐標的平均值xi＝(x加i＋x減i)/2的數(shù)據(jù)如下表：例3.掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)橡皮繩下端的坐標(xi/mm)甲乙1216.5216.52246.7232.03284.0246.54335.0264.25394.5281.36462.0301.0.(1)同一橡皮繩的x加i________x減i(“大于”或“小于”)(2)________同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求(“甲”或“乙”)；(3)選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k(N/m)；(4)為了更好地測量勁度系數(shù)，在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些？【解析】

(1)小于(2)乙(3)由所給數(shù)據(jù)得改變量如下表所示.掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)改變量(xi－x1/mm)甲乙1230.215.5367.530.04118.547.75178.064.86245.584.5.由上表作圖得圖2－4－7.由圖可得k乙＝57～70(N/m)或圖2－4－8.對于甲同學(xué)的數(shù)據(jù)，因為只有前幾個數(shù)據(jù)可認為在彈性范圍內(nèi)，由圖中切線的斜率得k甲＝25～34(N/m)(4)盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi)，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量的誤差．【答案】見解析..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/20231:28:57PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/20231:28:57PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/20231:28:57PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、業(yè)余生活要有意義，不