高考总复习探究弹力与弹簧伸长量的定量关系

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1、(对应学生用书P31)一、实验目的探究弹力与弹簧伸长量的定量关系，学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据，培养实验探究能力．二、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，如图所示．这样弹力的大小可以通过测定外力而得出(可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力)；弹簧的长度可用刻度尺测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．多测几组数据，用列表和作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量关系．三、实验器材铁架台，弹簧，钩码，天平，刻度尺，坐标纸，铁夹等．四、实验步骤1．测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或

2、所挂砝码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据．2．根据所测数据在坐标纸上描点，最好以力为纵坐标，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)．4．以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数．5．解释函数表达式中常量的物理意义．(对应学生用书P32)要点一误差分析1.本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．2.弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度．3.

3、在F－x图象上描点、作图不准确．要点二注意事项1.每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等．2.弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度．3.测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．4.建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小．5.描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．6.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位

4、．要点三实验改进本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响：1.一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验．2.另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度．3.利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图乙所示)，分析图象得出结论．(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性

5、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．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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L0，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－L0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中的()[解析]本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系．

6、(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x>0，所以选C.[答案](1)AB(2)C(对应学生用书P32)题型一数据处理例1利用如下图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．所用的钩码每只的质量为30g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，取g＝10m/s

7、2)记录数据组123456钩码总质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.118.209.3110.4011.52(1)在下图坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线．(2)由图线求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m.(保留两位有效数字)[答案](1)见解析(2)27题型二拓展创新实验例2(2011·哈尔滨月考)17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律，受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：()A．有同学认

8、为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比．B．他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉