高三物理一轮复习 实验二 探究弹力与弹簧伸长的关系课件

基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 精典考题例析例1(2015四川卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺 (最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1_cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2_N(当地重力加速度g9.8 m/s 2)要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系 精典考题例析解 析 ：弹簧秤上的刻度为十分度，所以要读到最小刻度的下一位，即以cm为单位小数点后面应该有两位小数；挂两个砝码时拉力等于重力，所以F22mg0.98 N，题中测得的长度为弹簧的长度，要想表示弹簧的形变量，则还需要测弹簧的原长答 案 ： 25.850.98弹簧原长 精典考题例析例2(2015福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验图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l为_cm； 精典考题例析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图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量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_ 精典考题例析 解 析 ：图乙中读数为14.66 cm，因此弹簧的伸长l14.66 cm7.73 cm6.93 cm；为了能通过图像反映弹簧伸长与所加拉力的关系，所加拉力应逐渐变化，不能随意地增大，选A；图丙中图线AB段明显弯曲突变，说明AB段不再遵守胡克定律，超出了弹簧的弹性限度答 案 ：6.93A超出弹簧的弹性限度 速效提升训练1为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出(g9.8 m/s2)(1)作出ml的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为_ N/m. 解 析 ： (1)画一条斜线，使图中所有点都大致在这条斜线附近，如图所示 速效提升训练 代表符号L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6数值/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 2某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(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L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：表中有1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_ 速效提升训练(3)如图所示是该同学根据表中数据作的图象，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L 0”或“Lx”)(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/s2) 解 析 ： (1)弹簧受砝码盘和砝码竖直方向的拉力，所以测量弹簧的长度时，为减小误差，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向(2)只有当弹簧稳定时，刻度尺读数才准确，题中数据L3只保留了小数点后1位，应与其他数据保持一致，保留2位，所以L3记录不规范数据小数点后的第1位为精确值，第2位为估读值，所以刻度尺的最小分度为1 mm.(3)根据胡克定律可知Fmgkx，即新增加砝码的质量m(或重力mg)应与引起的相应形变量x成正比，也与题图相符合，所以xLLx.(4)题图m-x图象中，图象的斜率为k/g0.5，即弹簧的劲度系数k4.9 N/m.砝码盘的质量m 0满足m0gk(LxL0)，代入数据解得m010 g.答 案 ： (1)竖直(2)稳定L31 mm(3)Lx(4)4.910 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练解析：（1）刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为16.00cm.（2）当A弹簧的弹力为F A1=0.50N、FA2=1.00N、FA3=1.50N、FA4=2.00N时，弹簧长度LA1=0.50cm、LA2=19.71cm、LA3=23.66cm、LA4=27.76cm，根据F=kx得k1=12.50N/m、k2=12.66N/m、k3=12.20N/m，所以弹簧的劲度系数k= 3 321 kkk =12.45N/m.根据表1可以计算出弹簧每次的伸长量x，也可以根据F=kx计算弹簧的劲度系数（劲度系数的计算也 可以通过做F-x图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数）.答案：(1)16.00(有效数字位数正确，15.9616.05均可)(2)12.45(12.2012.80均可)能 速效提升训练 砝码质量/g 50 100 150弹簧长度/cm 8.62 7.63 6.66 5(2014广东卷)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.(1)如图甲，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表由数据算得劲度系数k_N/m(g取9.80 m/s2) (2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙由图可知，v与x成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比 速效提升训练6.(2014全国新课标卷)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a所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、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，P 0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，重力加速度取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11.88 cm. 速效提升训练(1)将表中数据补充完整：；. (2)以n为横坐标，k1为纵坐标，在图b给出的坐标纸上画出k1 n图象. 速效提升训练(3）图b中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为kN/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为kN/m.解析：(1)kxmg210)06.426.5( 80.9100.0 N/m81.7N/m； 7.8111 k m/N0.0122m/N.(2)k1 n图象如图所示： 速效提升训练(3)由作出的图象可知直线的斜率为5.7010-4N/m，故直线方程满足k15.7010 -4nm/N，即kn 31075.1 N/m(在n 31067.1 n 31083.1 之间均正确);由于60圈弹簧的原长为11.88 cm，则n圈弹簧的原长满足20 1088.11 60 ln，代入数值，得k 047.3l (在031.3l 062.3l之间均正确).答案：(1)81.70.0122(2)见解析(3)n 31075.1 (在n 31067.1 n 31083.1 之间均可)047.3l (在031.3l 062.3l之间均可)