2019年高考物理13个抢分实验专题21探究弹力和弹簧伸长的关系抢分精讲

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1、实验2・1探究弹力和弹簧伸长的关系【髙考导航】◎题型1实验原理与操作抢分题型◎题型2实验数据的处理◎题型3创新实验设计实验目的1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2.学会用列表法和图象法处理实验数据。1.如图实II一1脚示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会仲长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。实验原理SB2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原來的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量Z间的定量关系了。题型1实验原理与操作例1(临沂模拟)如图实II-3甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹

2、簧弹力与弹簧伸长量的关系。图实II—3(1)为完成实验，还需要的实验器材有。(2)实验屮需要测量的物理量有o⑶图实II-3乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求岀弹簧的劲度系数为N/mo图线不过原点的原因是由于o(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x,F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B.记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度lo;A.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一-端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；B.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端

3、所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；C.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；D.解释函数表达式屮常数的物理意义；E.整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：o答案（1）刻度尺（2）弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与对应的长度）（3）200弹簧自重（4）CBDAEFG解析〔1）根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹普原长和形变量5〔2）根据实脸原理，实验中需要测量的物理量有弹幫的原长、弹酱所受外力与对应的伸长量〔或与弹酱对应的长度）:⑶取图象中（0.5,0和05,6）两个点，代AF=kx

4、可得k=200N.m由于弹普自重的影响，使得弹雷不加外力时就有形变量。梓）根擔完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFGo规律总结①实验中要选取轻弹簧，尽可能减小弹簧重力产生的影响。②根据胡克定律，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比，因而实验中需做F-x图象，其中x为弹簧的伸长量。针对训练：1.（1）在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验屮，以下说法正确的是（）A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D.用儿个不同的弹簧，分别测出儿组拉力与伸长量，得出拉力与伸

5、长量之比相等（2）某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长5,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-Lo作为弹簧的伸长量x,这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图屮的（）答案(1)AB(2)C解析0）实验中应以所研究的一根弹普为实验对象，在弹性限度内通过増减钩码的数目来改变对弹酱的拉力，以探索弹力与弹體伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、Bo⑵由于考虑弾箸自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簷的伸长量3,所以选C。题型2实验数据的处理例2（浙江理综）在“探究弹

6、力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图实II-4连接起来进行探究。⑴某次测量如图实II-5所示，指针示数为cnio图实II—4图实II—5（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数5和♦如表所示。用表中数据计算弹簧I的劲度系数为N/m（重力加速度g=10m/s2）。由表中数据（填“能”或“不能”）计算出弹簧II的劲度系数。钩码数1234La/cm15.7119.7123.6627.76Lb/cih29.9635.7641.5147.36答案（1）15.95〜16.05（有效数字位数正确）（2）（12.20〜12.80均可）能解析（

7、1）刻度尺最小分度为0.1cm,读数时需估读到0.01emo⑵表中对La的测量有四组数据，应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧I增加的长度。La3ILa4Lai""La2Lo==0.04m故k=7^=12.5N/ml川通过计算Li-La可得出A、B两指针间的距离，进而计算出增加一个钩码时弹簧II增加的长度，从而计算出其劲度系数。针对训练：1.某实验小组在探究弹力与弹簧伸长量的关系时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L°=4.6cm,再把弹簧竖直悬挂起來，在下端挂钩码，每增加一个钩码均记下对应的弹簧长度x,数据记录如下表所示。钩码个数12345弹力/N1