2019-2020年高考物理实验专题特训（2）探究弹力和弹簧伸长的关系

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1、2019-2020年高考物理实验专题特训（2）探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。二、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。三、实验步骤与数据处理1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长．2.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里．3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．4．以弹力F(大小等于所挂钩

2、码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．6．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义．四、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以

3、减小误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．五、误差分析1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差．2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差．考点一　实验原理与操作[典例1]　(xx·临沂模拟)如图实21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簧弹力与弹簧伸长量的关系。图实21(1)为完成实

4、验，还需要的实验器材有：________________________________________。(2)实验中需要测量的物理量有：______________________________________________。(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m。(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在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固

5、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；D．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所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_____________________________________。[答案]　(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(

6、或与弹簧对应的长度)(3)200(4)CBDAEFG[考点总结·要点谨记]1.实验器材的选用[对应第(1)题]弹簧的伸长量应由刻度尺测出。2．实验原理的理解与应用[对应第(2)题](1)应先测出不挂钩码时弹簧的自然长度l0，再测出悬挂钩码后弹簧的长度l，则x＝l－l0。(2)注意弹簧所受外力与弹簧伸长量的对应关系。3．实验数据的处理[对应第(3)题]Fx图线的斜率等于弹簧的劲度系数。4.实验操作步骤的排序[对应第(4)题](1)测量弹簧长度的刻度尺应在弹簧附近竖直固定。(2)弹簧的原长l0应在弹簧自然下垂状态下测定。考点二

7、　数据处理与误差分析[典例2]　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L0＝4.6cm，再把弹簧竖直悬挂起来，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F/N1.02.03.04.05.0弹簧长度x/cm7.09.011.013.015.0图实24(1)根据表中数据在图实24中作出Fx图线；(2)由此图线可得，该弹簧劲度系统k＝________N/m；(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是________________

8、______________________。[答案]　(1)如图所示(2)50(3)弹簧自身重力的影响[考点总结·要点谨记]1.描点法作图[对应第(1)题]2.实验数据处理[对应第(2)题](1)由于实验存在误差，依据实验数据描出的点可能不完全在一条直线上。(2)连线时应让直线通过尽量多的点，不在直线