【解析版】高考物理实验专题特训（2）探究弹力和弹簧伸长的关系.doc

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1、实验二：探究弹力和弹簧伸长关系一.实验目的1．探究弹力和弹簧伸长定量关系。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长度L0，即原长．2.如图实-2-2所示，将已知质量钩码挂在弹簧下端，在平衡时测量弹簧总长L并计算钩码重力，填写在记录表格里．3．改变所挂钩码质量，重复前面实验过程多次．4．以弹力F(大小等于所挂钩码重力)为纵坐标，以弹簧伸长量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变化图线．5．以弹簧伸长量

2、x为自变量，写出曲线所代表函数．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定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)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，超出它弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码质量差尽量大一些，从而使坐标上描点尽可能稀，这样作出图线更精确．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，以减小误差．4．描点画线时，所描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两侧．描出线不应是折线，而应是平滑曲线．5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量对应关系及单位．五.误差分析1

3、．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影响而带来误差．考点一实验原理与操作[典例1]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钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量关系。图实21(1)为完成实验，还需要实验器材有：_________________________。(2)实验中需要测量物理量有：_______________________________。(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量xFx图线，由此可求出弹簧劲度系数为________N/m。(4)为完成该实验，设计实验步

4、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)对应点，并用平滑曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧一端系于横梁上，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物理意义；G．整理仪器。请将以上步骤按操作先后顺序排列出来_______________________。[答

5、案](1)刻度尺(2)弹簧原长.弹簧所受外力与对应伸长量(或与弹簧对应长度)(3)200(4)CBDAEFG[考点总结·要点谨记]1.实验器材选用[对应第(1)题]弹簧伸长量应由刻度尺测出。2．实验原理理解与应用[对应第(2)题](1)应先测出不挂钩码时弹簧自然长度l0，再测出悬挂钩码后弹簧长度l，则x＝l－l0。(2)注意弹簧所受外力与弹簧伸长量对应关系。3．实验数据处理[对应第(3)题]Fx图线斜率等于弹簧劲度系数。4.实验操作步骤排序[对应第(4)题](1)测量弹簧长度刻度尺应在弹簧附近竖直固定。(2)弹簧原长l0应在弹簧自然下垂状态下测定。考点二数据处理与误差分析[典例2

6、]某实验小组在探究弹力与弹簧伸长量关系时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧原长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轴交点坐标大于L0原因是_________________。[答案](1)如图所示(2)50(3)弹簧自身重力影响[考点总结·要点谨记]1.描点法作图[对

7、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点，不在直线上点尽量对称地分布在直线两侧，偏离直线较远点应舍去。(3)由F＝kx可知，弹簧劲度系数应等于Fx图线斜率。3.实验误差分析[对应第(3)题](1)钩码标值不准.弹簧自重等因素可引起系统误差。(2)测量弹簧长度不准确及描点.作图不准确可引起偶然误差。考点三实验改进与创新[典例3]某同学在研究性学习中，利用所学知识解决了如下问题：