新高考物理一轮复习讲义 第2章 实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系（原卷版）.doc

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

目标要求1.会通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系.2.进一步理解胡克定律，掌握以胡克定律为原理的拓展实验的分析方法．

实验技能储备

1．实验原理

(1)如图所示，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________．

(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的__________，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，就可得出弹力大小与形变量间的关系．

2．实验器材

铁架台、________、刻度尺、____________、坐标纸等．

3．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)如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中．

(3)改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5.

钩码个数

长度

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

…

…

…

…

…

4.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．用平滑的曲线(包括直线)连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．

(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．

(3)得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．

5．注意事项

(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩

码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度．

(2)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．

(3)观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点．

(4)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．

考点一教材原型实验

考向1实验原理与使用操作

例1如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系．

(1)为完成实验，还需要的实验器材有：________________________________________.

(2)实验中需要测量的物理量有：______________________________________________

________________________________________________________________________.

(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧形变量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点是由于______________________________________________________．

(4)为完成该实验，设计实验步骤如下：

A．以弹簧形变量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来

B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0

C．将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺

D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码

E．以弹簧形变量为自变量，写出弹力与形变量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数

F．解释表达式中常数的物理意义

G．整理仪器

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：____________________________________.

考向2数据处理与误差分析

例2一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数(弹性绳的弹力与形变量的关系遵守胡克定律)．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如表所示：

钩码质量m/g

20

40

60

80

100

120

P点刻度值x/cm

5.53

5.92

6.30

6.67

7.02

7.40

(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m－x图像；

(2)请根据图像数据确