2015年高考物理总复习配套实验二探究弹力和弹簧伸长关系.pptVIP

实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 1．实验目的 (1)探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系． (2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法． 2．实验原理 (1)如图 S2-1 所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时 弹簧产生的弹力与重力大小相等． 图 S2-1 (2)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，在坐标系中描出实验所测得的各组(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 小与伸长量之间的关系． 3．实验器材 轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、重锤线、 坐标纸、三角板等． 4．实验步骤 (1)如图 S2-2 所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧 的一端固定在铁架台的横梁上，在接近弹簧处将刻度尺(最小分 度为 1 mm )固定于铁架台上，并检查刻度尺是否竖直． S2-2 (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 L0 . 钩码个数 刻度 伸长量 x 钩码质量 m 弹力 F 0 L0＝ 1 L1＝ x1＝L1－L0 m1＝ F1＝ 2 L2＝ x2＝L2－L0 m2＝ F2＝ 3 L3＝ x3＝L3－L0 m3＝ F3＝ (3)在弹簧下端挂上一个钩码，记下静止时弹簧所对应的刻 度 L1. (4)用上面方法，记下弹簧下端挂 2 个、 3 个、 4 个 … 钩码时，弹簧下端所对应的刻度 L2、 L3、 L4…，并将所得数 据记录在表格中. (5)用 xn＝Ln－ L0 计算出弹簧挂 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 g，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． 5．数据处理 (1)建立坐标系：标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位． (2)标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系． (3)描点：描点时要留下痕迹． (4)连线： 让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点 落在直线的两侧，误差较大的点舍弃． (5)根据图象作出结论． (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：尽量使各点落在描出的线上，少数点分布 于线两侧，描出的线是平滑的曲线． (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． 【自主检测】 1．(双选，珠海 2013 届摸底)如图 S2-3 甲所示，一个轻质 弹簧右端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧的左 端施加变化的水平拉力时，在电脑上得到了弹簧形变量 x 与弹 簧弹力大小 F 的关系图象(如图乙所示)，弹簧始终在弹性限度 内．则下列判断正确的是( 甲 乙 ) 图 S2-3 A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 B．弹簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比 C．该弹簧的劲度系数是 2 N/m D．当对弹簧的左端施加水平压力时，弹簧劲度系数不变 解析：根据胡克定律可知：F＝k(l－l0)＝kx，即弹簧弹力与 弹簧的形变量成正比，与弹簧长度不成正比，故 A 错误，B 正 确；在弹力与弹簧形变量图象上，图象的斜率表示劲度系数， 由此可知该弹簧的劲度系数是 200 N/m，故 C 错误；由于图象 斜率不变，因此由实验可知该弹簧受到反向压力时，劲度系数 不变，故 D 正确． 答案：BD 2．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问 题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为 h＝25.0 cm，且开口向下 的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可 以同弹簧的下端接触)，如图 S2-4 甲所示，如果本实验的长度 测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度 l，现要测出弹簧的原 长 l0 和弹簧的劲度系数，该同学通过改变 l 而测出对应的弹力 F， 作出 F － l 变化的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为 ______N/m，弹簧的原长 l0＝______m. 图 S2-4 解析：由胡克定律可得 F＝kx＝k(h＋l－l0)＝k(h－l0)＋kl. 30－20 0.2－0.1 N/m 因此 F－l 图线的斜率即为弹簧的劲度系数，k＝ ＝10