物體間的相互作用第二章

實驗二探究彈力和彈簧伸長的關系欄目導航01知識梳理查漏03配套訓練02題點

各個擊破知識梳理查漏1一、實驗目標1．學會探究彈簧彈力與形變量之間的關系．2．會利用列表法、圖像法、函數法處理實驗數據．3．能根據F－x圖像求出彈簧的勁度系數．二、實驗原理彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長量越大，彈力也就越大．三、實驗器材不同的輕彈簧多根、刻度尺、鉤碼(一盒)、細繩、鐵架臺、三角板、坐標紙、重垂線等．四、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時的長度l0，即原長．2．如實驗原理圖所示，在彈簧下端掛質量為m1的鉤碼，測出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設計的表格中．3．改變所掛鉤碼的質量，測出對應的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.4．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．得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線．5．以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數，并解釋函數表達式中常數的物理意義．五、注意事項及誤差分析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．每次所掛鉤碼的質量差適當大一些，從而使坐標點的間距盡可能大，這樣作出的圖線準確度更高．3．測量彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩定狀態時測量，以免增大誤差，多測幾次，求平均值，可減小誤差．4．記錄實驗數據時要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量的對應關系及單位．5．作圖像：描點畫線時，所描的點不一定都落在一條線上，但應注意一定要使盡可能多的點落在線上，其余各點均勻分布在線的兩側，坐標軸的標度要適中．題點各個擊破2考查點1實驗原理與過程例1某同學利用如圖甲所示裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關系”實驗．(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持______狀態．命題點一教材標準實驗的變形(2)他通過實驗得到如圖乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關系圖像．由此圖像可得到該彈簧的原長x0＝______cm，勁度系數k＝______N/m.(3)他又利用本實驗的原理把該彈簧做成彈簧測力計，當彈簧測力計上的示數如圖丙所示時，該彈簧的長度x＝________cm.【答案】(1)豎直(2)4

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(3)10考查點2實驗誤差及數據處理例2為了探究彈簧彈力F與彈簧形變量x的關系，李強同學選了甲、乙兩根規格不同的彈簧進行測試，根據測得的數據繪出如圖所示的圖像．(1)從圖像上看，該同學沒能完全按實驗要求操作，致使圖像上端成為曲線，圖像上端成為曲線是因為________________.(2)由圖像可得甲彈簧的勁度系數為________N/m，乙彈簧的勁度系數為________N/m.若要制作一個精確度相對較高的彈簧測力計，則應選彈簧________(填“甲”或“乙”)．【答案】(1)形變量超過彈簧的彈性限度(2)66.7

200甲1．(2021年廣安名校期中)在探究“彈力與彈簧伸長的關系”的實驗中，下列說法正確的是

(

)A．實驗中勁度系數k的具體數值必須計算出來B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F－L圖線也是過原點的一條直線C．利用F－x直線可求出k值D．實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實規律【答案】C2．某實驗小組做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗，先把彈簧放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長L0＝4.6cm，再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對應的彈簧長度x，畫出彈力和彈簧長度關系的圖像．(1)根據圖像求該彈簧勁度系數k＝______N/m.(結果保留2位有效數字)(2)圖像與x軸的交點坐標大于L0的原因是___________．【答案】(1)50

(2)彈簧自身重力的影響創新角度一實驗器材和數據處理創新例3

(2021年唐山高三二模)某實驗小組通過如圖甲所示裝置探究輕質橡皮筋彈力與長度的關系，實驗步驟如下：命題點二實驗創新遷移①將橡皮筋一端固定在長木板的左端，橡皮筋的另一端系一段細線，細線跨過長木板右端的定滑輪與小桶相連；②向小桶內注入一定質量的細沙，穩定后測量橡皮筋的長度l；③取出細沙，并測量細沙的質量m；④重復②、③步驟，獲得多組對應的m、l數值；⑤描點連線，得到l－m的關系圖像如圖乙所示．完成下列填空：(1)已知重力加速度為g，橡皮筋的勁度系數為______．(2)乙圖中縱截距的數值______橡皮筋的原長(填“大于”“等于”或“小于”)．(3)下列情況對勁度系數測量有影響的是______．A．橡皮筋與長木板不平行

B．定滑輪不光滑C．細線質量不可忽略

D．未考慮小桶質量創新角度二實驗方案的創新例4

(2021年廣東八省大聯考)實驗室中有5根一模一樣的彈簧，小明想測量這批彈簧的勁度系數，將彈簧等間距懸掛在水平鐵架臺上，如圖甲所示，1號彈簧不掛鉤碼，2號掛1個鉤碼，3號掛2個鉤碼，依此類推，鉤碼均相同．計算結果保留3位有效數字．(1)為了更直觀地呈現出彈力大小F與伸長量Δx的關系，小明以1號彈簧末端指針中點為原點，作出豎直的y軸及水平的x軸，其中y軸代表________，x軸代表________(選填“F”或“Δx”)．(2)為測量彈簧的伸長量，小明取來一把米尺，豎直放置在地上，米尺的100cm刻度剛好與1號彈簧末端指針中點在同一水平線上，測量2號彈簧末端指針中點位置時，如圖乙所示，則此時彈簧伸長量為________cm.(3)小明更換質量已知的鉤碼重新進行實驗，根據測量的數據作出F－Δx圖像，如圖丙，則這些彈簧的