2025年高中物理试卷(带答案)实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系.docx

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

素养目标

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．

一、实验思路与操作

装置图与思路

思路：

需要测量多组弹簧弹力和形变量的数据．

弹力的测量：钩码标值．

形变量的测量：刻度尺．

操作要领

(1)测l0：按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0.

(2)测总长和弹力：在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力．

(3)重复：增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量．

(4)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注；连线时采用拟合法减小偶然误差．

二、数据处理及分析

1．图像法：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不变．

注意事项

(1)对钩码的要求

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，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．

(2)测量与记录数据

①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．

②记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．

(3)画图像

描点画线时，注意一定要使尽可能多的点落在线上，其余各点均匀分布在线的两侧．

误差分析

(1)弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差，使弹簧的一端固定，通过在另一端悬挂钩码来产生对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．

(2)弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，测量时尽量精确地测量弹簧的长度．

(3)描点、作图不准确也会造成误差．

考点一教材原型实验

例1如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等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与弹簧伸长量x的F－x图像，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图像不过原点的原因是____________________________________________

________________________________________________________________________.

(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：

A．以弹簧伸长量为横坐标，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．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，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．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；

F．解释函数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：____________________.

[解题心得]

例2在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置．在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码．先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中．

测量次序

1

2

3

4

5

6

弹簧弹力F/N

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

弹簧的总长度L/cm

13.00

15.05

17.10

19.00

21.00

23.00

弹簧伸长的长度x/cm

0

2.05

4.10

6.00

8.00

10