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《2020届高考物理总复习第二单元相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系教师用书（含解析）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验2 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验目的1.探究弹力和弹簧伸长量的定量关系。2.学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系。实验原理弹簧受到拉力会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越长(弹性限度内),弹力也就越大。实验器材 铁架台、弹簧、钩码、天平、刻度尺、坐标纸、铁夹等。实验步骤 1.安装实验仪器。将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,让其自然下垂,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直。2.用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的
2、长度l0,即原长。3.在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1,填入自己设计的表格中。4.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5。钩码个数长度伸长量x钩码质量m弹力F0l01l1=x1=l1-l0m1=F1=2l2=x2=l2-l0m2=F2=3l3=x3=l3-l0m3=F3= 数据处理1.列表法将测得的F、x填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内
3、是相等的。2.图象法以弹簧伸长量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描出F、x各组数据相应的点,作出的拟合曲线,是一条过坐标原点的直线。1.(2018福建龙岩模拟)某同学利用图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上砝码盘。通过改变盘中砝码的质量,测得6组砝码的质量m和对应的弹簧长度,画出m-l图线,对应点已在图上标出,如图乙所示。(重力加速度g=10m/s2)(1)采用恰当的数据处理,该弹簧的劲度系数为 N/m。(结果保留3位有效数字) (2)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比,结
4、果 (选填“偏大”“偏小”或“相同”)。 解析 (1)弹簧的弹力F=kx,劲度系数k=Fx=ΔFΔx=ΔmΔlg,因此劲度系数等于图乙的斜率乘以重力加速度,即k=27.5×10-3×108×0.01N/m=3.44N/m。(2)即使考虑砝码盘质量,得到的图乙也是与原图线平行的一条斜线,斜率不变,不影响劲度系数。答案 (1)3.33~3.44 (2)相同2.(2018安徽合肥10月测验)为了探究弹力F与弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能
5、完全按实验要求做,使图象上端变成曲线,图象上端变成曲线是因为 。甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为 N/m、 N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧 (选填“甲”或“乙”)。 解析 超出弹性限度,弹力与伸长量就不成正比了。根据胡克定律知劲度系数k=Fx,分别计算出甲弹簧的劲度系数为66.7N/m,乙为200N/m。要制作一个精确度较高的弹簧测力计,则应选劲度系数小的弹簧,即弹簧甲。答案 超过了弹簧的弹性限度 66.7 200 甲见《自学听讲》P29一数据处理及分析 (1)用xn=L
6、n-L0计算出弹簧下挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度值,计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格。(2)根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标。(3)按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。所画的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同。(4)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。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量的
7、物理意义。例1 某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88c
8、m。P1P2P3P4P5P6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k/(N·m-1)163①56.043.633.828.81k/(m·N-1)0.0061②0.0
