高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

高考物理大一輪復(fù)習(xí)第二章實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1.探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)之間的關(guān)系。知識(shí)梳理2.學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。[實(shí)驗(yàn)原理]1.如圖所示,在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng),平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與

所掛鉤碼的重力大小相等。

第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出,伸長(zhǎng)量可以由拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧

原來(lái)的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長(zhǎng)之間的定

量關(guān)系了。[實(shí)驗(yàn)器材]鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、鉛筆。[實(shí)驗(yàn)步驟]1.將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上,讓其自然下垂,用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)

狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0,即原長(zhǎng)。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.如圖所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼,量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1,記錄m1

和l1,并算出彈簧的伸長(zhǎng)量x1,填入自己設(shè)計(jì)的表格中。

第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,記錄m2、m3、m4、…和相應(yīng)

的彈簧長(zhǎng)度l2、l3、l4、…,并算出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x2、x3、x4、…鉤碼個(gè)數(shù)長(zhǎng)度伸長(zhǎng)量x彈力F0l0=001l1=x1=l1-l0F1=2l2=x2=l2-l0F2=3l3=x3=l3-l0F3=????第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日[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(zhǎng)量x為橫坐

標(biāo),用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線。2.以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量,寫(xiě)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(zhǎng)之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日[誤差分析]1.彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會(huì)造成誤差。因此,使彈簧的懸掛端固定,另一端通過(guò)懸掛鉤碼來(lái)充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。2.盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度,也是減小實(shí)驗(yàn)誤差的基本方法。3.描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確。[注意事項(xiàng)]1.所掛鉤碼不要過(guò)重,以免彈簧被過(guò)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(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀,這樣

作出的圖線更精確。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量,以免增大

誤差。4.描點(diǎn)畫(huà)線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)

均勻分布在曲線的兩側(cè)。5.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。第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.下列關(guān)于彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是

(

)A.實(shí)驗(yàn)中彈力F的具體數(shù)值必須計(jì)算出來(lái)B.如果沒(méi)有測(cè)出彈簧原長(zhǎng),用彈簧長(zhǎng)度l代替伸長(zhǎng)量Δl,F-l圖象也是過(guò)原點(diǎn)

的一條線C.利用F-l圖象可求出k值D.實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到直線上,才能得到真實(shí)規(guī)律

答案

C彈簧的彈力等于鉤碼的重力,用質(zhì)量代替鉤碼重力也可得出彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系,所以A選項(xiàng)錯(cuò);F-Δl圖象過(guò)原點(diǎn),F-l圖象一定不過(guò)原點(diǎn),B選項(xiàng)錯(cuò);畫(huà)圖象時(shí),讓大多數(shù)點(diǎn)落在圖線上,少數(shù)點(diǎn)均勻分布在

圖線兩側(cè),D選項(xiàng)錯(cuò);由胡克定律有F=kΔl=kl-kl0,知F-l圖線的斜率表示k,選項(xiàng)

C正確。第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.某同學(xué)在做“研究彈簧的形變與外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),將一輕彈簧豎直

懸掛讓其自然下垂;然后在其下部施加外力F,測(cè)出彈簧的總長(zhǎng)度L,改變外

力F的大小,測(cè)出幾組數(shù)據(jù),作出外力F與彈簧總長(zhǎng)度L的關(guān)系圖線如圖所

示。(實(shí)驗(yàn)過(guò)程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的)由圖可知該彈簧的自然長(zhǎng)度

為

cm;該彈簧的勁度系數(shù)為

N/m。第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日ΔL,得k=

=

N/m=50N/m。

答案

10

50

解析

由圖象可知F=0時(shí),L0=10cm,即彈簧的自然長(zhǎng)度為10cm,根據(jù)F=k·第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了圖甲所示

的實(shí)驗(yàn)裝置。他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將鉤碼逐個(gè)掛在彈

簧的下端,每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度,將數(shù)據(jù)填在下面的表中。(彈簧

始終在彈性限度內(nèi))測(cè)量次序123456彈簧彈力

大小F/N00.490.981.471.962.45彈簧總長(zhǎng)

度x/cm67.168.349.4810.8511.75第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙的坐標(biāo)紙上已描出了前四次測(cè)量的彈簧所受彈力

大小F跟彈簧總長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系點(diǎn),請(qǐng)把第5、6次測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描出來(lái),并作出F-x圖線。(2)圖線跟x坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義是

。(3)該彈簧的勁度系數(shù)k=

。(保留兩位有效數(shù)字)第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)彈簧的原長(zhǎng)

(3)42N/m

解析

(1)應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直

答案

(1)圖線如圖所示第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日線兩側(cè)。(2)由圖象知,F=0時(shí),x0=6cm,即彈簧的原長(zhǎng)為6cm。(3)由胡克定律F=kx,有k=

,從圖象上讀取數(shù)據(jù)代入可求結(jié)果。第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.用如圖甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù),被測(cè)彈簧一端固定于A點(diǎn),另

一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼,旁邊豎直固定一分度值為1mm的刻度尺,

當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí),繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示,再增加一個(gè)

鉤碼后,P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示,已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50g,重力

加速度g=9.8m/s2,則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為

N/m。掛三個(gè)鉤碼時(shí)

彈簧的形變量是

cm。第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日k=

=

N/m=70N/m掛三個(gè)鉤碼時(shí),可列方程(m+m+m)g=kx'x'=

=

m=21×10-3m=2.10cm。

答案

70

2.10

解析對(duì)鉤碼進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件,得mg=kx第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日典例1

(1)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,以下說(shuō)法正確的

是

(

)A.彈簧被拉伸時(shí),不能超出它的彈性限度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(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D.用幾個(gè)不同的彈簧,分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量,得出拉力與伸長(zhǎng)量之比

相等(2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),他先把彈簧平放在桌

面上使其自然伸長(zhǎng),用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0,再把彈簧豎直懸掛起來(lái),掛上一、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題重難突破第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L,把(L-L0)作為彈簧的伸長(zhǎng)量x。這樣操作,

由于彈簧自身重力的影響,最后畫(huà)出的圖線可能是圖中的

(

)第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日B。(2)考慮彈簧自身重力的影響,當(dāng)不掛鉤碼時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量x≠0,所以選C。

答案

(1)AB

(2)C

解析本題主要考查使用彈簧時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,還有用圖象法來(lái)描述彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量間的關(guān)系。(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤

碼的數(shù)目,改變對(duì)彈簧的拉力,來(lái)探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,所以選A、第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理典例2下表是某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的

幾組數(shù)據(jù)。彈力F/N0.51.01.52.02.5伸長(zhǎng)量x/cm2.315.086.899.8012.4第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)請(qǐng)你在圖中坐標(biāo)紙上作出F-x圖線。

(2)寫(xiě)出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式。(3)解釋函數(shù)表達(dá)式中的常量的物理意義。(4)若彈簧的原長(zhǎng)為40cm,并且以彈簧的總長(zhǎng)lx為自變量,請(qǐng)你寫(xiě)出它的函數(shù)

表達(dá)式。第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日

解析

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn),按照?qǐng)D中各點(diǎn)的分布與走向,應(yīng)作出一條直線,如圖所示。

(2)設(shè)圖線斜率為k,由數(shù)學(xué)知識(shí),F=kx+C。在圖線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)(可以減第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日小誤差)。如點(diǎn)(9.80,2.0)與(2.31,0.5)并代入上式可得k=0.2N/cm,C=0.04,所

以函數(shù)表達(dá)式為:F=0.2x+0.04。(3)由