2018届二轮复习探究弹簧伸长量与弹力的关系课件（32张）全国通用

2018届二轮复习探究弹簧伸长量与弹力的关系课件（32张）全国通用

实验二　 探究弹簧伸长量与弹力的关系 注意事项 1 ． 安装实验装置： 要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 2 ． 不要超过弹性限度： 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。 3 ． 尽量多测几组数据： 要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 4 ． 观察所描点的走向： 不要画折线。 5 ． 统一单位： 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 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。 热点一　实验原理与实验操作 【例 1 】 　某中学的物理兴趣实验小组在 “ 探究弹簧伸长量 与弹力 的关系 ” 的实验时，分成了两组来进行探究分析。 图 1 （ 1 ）小组甲对两个劲度系数不同的弹簧 A 和弹簧 B 进行了探究，根据测量的实验数据以弹簧的伸长量（ x ）为纵坐标，以弹簧的弹力（ F ）为横坐标，在同一坐标系中作出了两弹簧的图象，从图象上看两弹簧的图线的后半段均向上发生了弯曲，其原因是 ___________________________________________________ ， 如果选用其中的一个弹簧制作成精确度比较高的弹簧测力计，则应选 　　　　　 （填 “ A ” 或 “ B ” ）。 （ 2 ）小组乙的同学完成了如下的操作： a ．将带铁夹的铁架台放在水平桌面上，将弹簧的一端固定在铁夹上使其呈自然状态，并在竖直的弹簧附近平行弹簧固定一刻度尺 b ．以弹簧的伸长量（ x ）为纵坐标，以弹簧的弹力（ F ）为横坐标，根据以上测量的数据在坐标系中描点，并用一条平滑的线连接起来 c ．写出弹簧的弹力与弹簧形变量的关系式，并对该关系式中的常量进行解释 d ．从刻度尺上读出弹簧下端不悬挂钩码时，弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度值，记为 L 0 e ．然后在弹簧的下端依次悬挂 1 、 2 、 3 、 4 … 个钩码，当弹簧稳定时，依次读出弹簧下端所对应的刻度值，分别记为 L 1 、 L 2 、 L 3 、 L 4 … 并将对应的数据记录在表格中，随后将钩码取下 请将以上的实验步骤按照正确的顺序排列，将步骤前的字母填在横线上： 　　　　　 。 解析　 （ 1 ）图象后半段向上弯曲表明弹簧已经超过了其弹性限度；若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧 A ，因为弹簧 A 的劲度系数较小，较小的力能使弹簧 A 发生较明显的形变，便于测量。（ 2 ）实验步骤的排列顺序为 adebc 。 答案　 （ 1 ）弹簧已经超过了其弹性限度； A 　（ 2 ） adebc 【特别提醒】 　 （ 1 ）测量有关长度时，应区别弹簧原长 L 0 、实际总长 L 及伸长量 x ，明确三者之间的关系； （ 2 ）建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当，不可过大，也不可过小。描线的原则：尽量使各点落在一条直线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的直线。 热点二　数据处理及误差分析 【例 2 】 　 [2015· 福建理综， 19 （ 1 ） ] 某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验。 （ 1 ）图 2 甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为 7.73 cm ；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量 Δ l 为 　　　　 cm ； 图 2 （ 2 ）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 　　　　 ；（填选项前的字母） A ．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B ．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 （ 3 ）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 Δ l 与弹力 F 的关系图线，图线的 AB 段明显偏离直线 OA ，造成这种现象的主要原因是 ___ _______________________________ 。 解析　 （ 1 ）由题图乙知，读数为 14.66 cm ，所以弹簧伸长量 Δ l ＝（ 14.66 － 7.73 ） cm ＝ 6.93 cm 。（ 2 ）若随意增减钩码，作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项 A 正确。（ 3 ）由题图丙知 AB 段弹簧伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。 答案 　（ 1 ） 6.93 　（ 2 ） A 　（ 3 ）钩码重力超过弹簧的弹性限度 1 ． 解答本题应关注以下三点 （ 1 ）刻度尺读数时，对有效数字的要求。 （ 2 ）逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响。 （ 3 ）从实验注意事项的角度分析图象弯曲的原因。 反思总结 2 ． 实验数据处理的三种方法 （ 1 ）图象法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力 F 为纵轴，弹簧的伸长量 x 为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。 （ 2 ）列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数。 （ 3 ）函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。 热点三　实验的改进与创新 1 ． 实验原理的创新（如图 3 甲、乙、丙所示） 图 3 【例 3 】 　用如图 4 所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系。轻弹簧上端固定一个力传感器，然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出。用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量。测量数据如表格所示： 图 4 伸长量 x /10 － 2 m 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 弹力 F /N 1.50 2.93 4.55 5.98 7.50 （ 1 ）以 x 为横坐标， F 为纵坐标，在图 5 的坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系的图线。 图 5 （ 2 ）由图线求得该弹簧的劲度系数为 　　　　 （保留两位有效数字）。 解析　 横轴表示伸长量 x ，纵轴表示弹力 F ，按照表格数据，描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数。 答案 　（ 1 ）如图　（ 2 ） 75 N/m 1 ． （ 2016· 长春质量监测） 在探究弹簧伸长 量与弹力 的关系时，某同学先按图 6 对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图 7 进行探究。在弹簧弹性限度内，将质量为 m ＝ 50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图 6 、图 7 中弹簧的长度 L 1 、 L 2 ，如下表所示。 （ 1 ）已知重力加速度 g ＝ 9.8 m/s 2 ，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数 k ＝ 　　　　　 N/m （结果保留两位有效数字）。 （ 2 ）由表中数据 　　　　　 （填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ）计算出弹簧乙的劲度系数。 钩码个数 1 2 3 4 L 1 /cm 30.00 31.04 32.05 33.02 L 2 /cm 29.33 29.65 29.97 30.30 答案　 （ 4 ） 49 　（ 2 ）能 2 ．某同学探究一条橡皮筋的弹力和伸长量之间的关系，实验时使用了一条拉伸一定长度后粗细会明显变化的橡皮筋。利用弹簧秤测出橡皮筋弹力的大小，利用刻度尺测出橡皮筋的长度。 （ 1 ）某次测橡皮筋的弹力时，弹簧秤的示数如图 8 所示，读数为 　　　　　 N 。 图 8 （ 2 ）该同学根据实验测得的橡皮筋的弹力 F 与橡皮筋伸长量 Δ x 的数据作出 F － Δ x 图象，如图 9 所示。从图上可以看出，在弹力较小时，橡皮筋的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，这时橡皮筋的劲度系数为 　　　　　 N/m 。 图 9 （ 3 ）由图 9 可以看出，当拉力较大时，橡皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明显的变化，这时拉力越大，橡皮筋越 　　　　　 （填 “ 容易 ” 或 “ 不容易 ” ）发生形变。 （ 3 ）由题图 9 可以看出，当拉力较大时，图象的斜率增大，这表明增大一定的伸长量，需要的拉力变大，因此橡皮筋更不容易发生形变。 答案　 （ 1 ） 1.30 　（ 2 ） 12 　（ 3 ）不容易 3 ． （ 2017· 安徽黄山模拟） 某同学探究弹簧伸长量 与弹力 的关系。 （ 1 ）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。 弹簧轴线和刻度尺都应在 　　　　 方向（填 “ 水平 ” 或 “ 竖直 ” ）。 （ 2 ）弹簧自然悬挂，待弹簧 　　　　 时，长度记为 L 0 ；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为 L x ；在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，弹簧长度依次记为 L 1 至 L 6 。数据如下表： 表中有一个数值记录不规范，代表符号为 　　　　 。由表可知所用刻度尺的最小分度为 　　　　 。 代表符号 L 0 L x L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 数值（ cm ） 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 （ 3 ）图 10 是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与 　　　　 的差值（填 “ L 0 ” 或 “ L x ” ）。 图 10 （ 4 ）由图可知弹簧的劲度系数为 　　　　 N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为 　　　　 g 。（结果保留两位有效数字，重力加速度取 9.8 m/s 2 ） 解析　 （ 1 ）为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。 （ 2 ）弹簧静止时，记录原长 L 0 ；表中的数据 L 3 与其他数据有效数字位数不同，所以数据 L 3 不规范，规范数据应读至厘米位的后两位，最后一位应为估计值，精确至 mm 位，所以刻度尺的最小分度为 1 mm 。 答案　 （ 1 ）竖直　（ 2 ）静止　 L 3 　 1 mm 　（ 3 ） L x 　（ 4 ） 4.9 　 10