2022-2023年高考物理一轮复习 实验探究弹力和弹簧伸长的关系

实验　探究弹力和弹簧伸长的关系\n一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系．2．学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法．\n二、实验原理1．如图1所示,在弹簧下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．图1\n2．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描下实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探究弹力大小和伸长量间的关系．三、实验器材轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板．\n四、实验步骤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2所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里．图2\n3．改变所挂钩码的质量,重复上步的实验过程多次.12345F/NL/cmx/cm\n要点1数据处理1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)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,如图3所示．\n图3\n要点2误差分析1．由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测量误差．2．由于弹簧自身的重力的影响造成误差．3．当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样在作图线时,图线与x轴有一截距．\n要点3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．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使在坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线精确．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,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差．\n4．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．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．\n类型一　实验原理及实验注意事项在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度B．用悬挂砝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例1\nC．用直尺测量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【精讲解析】弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长,故C错误；做实验时要用同一个弹簧来测量,故D错误,所以正确选项为A、B.【答案】AB\n类型二　实验数据的处理某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,所用实验装置如图4所示,所用的钩码每只质量都是30g．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,并将数据填在下表中．实验中弹簧始终未超过弹性限度,取g＝10m/s2.试根据这些实验数据在如图5所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的函数关系的图线．则：例2\n钩码质量(g)0306090120150弹簧总长度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00图4图5\n(1)写出该图线的数学表达式F＝________N；(2)图线与横轴的交点的物理意义是_______________________________________________________________________________________；(3)该弹簧的劲度系数k＝________N/m；(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是________________________________________________________________________．\n【思路分析】在坐标系中描点作图,通过图象研究规律,再结合物理规律,明确图象的斜率、截距的物理意义．【精讲精析】描点作图,图象如图6所示．图6\n(1)由图象可以得出图线的数学表达式为F＝(30L－1.8)N；(2)图线与横轴的交点表示,弹簧所受弹力F＝0时弹簧的长度,即弹簧的原长；(3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k＝30N/m;(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力,此时弹簧被压缩了1cm,即表示弹簧被压缩1cm时的弹力．【答案】见精讲精析