2025版新教材高考物理总复习第二章相互作用第6讲实验：探究弹簧弹力与形变量的关系教案.docxVIP

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第6讲试验:探究弹簧弹力与形变量的关系

一、试验原理

1.如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧的弹力与所挂钩码的重力大小相等。

2.用刻度尺测出弹簧在挂不同钩码时的伸长量x,建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出试验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,依据试验所得的图线,就可探究弹力与弹簧伸长量间的关系。

二、试验器材

铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、铅笔、重垂线、坐标纸等。

部分器材用途:

重垂线

检查刻度尺是否竖直

坐标纸

绘制F-x图像,便于试验数据处理

三、试验步骤

1.依据试验原理图,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直。

2.登记弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0,即弹簧的原长。

3.在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度l,求出弹簧的伸长量x和弹力F(等于所挂钩码的重力)。

4.变更所挂钩码的数量,重复上述试验,要尽量多测几组数据,将所测数据填写在表格中。

记录表:弹簧原长l0=cm。?

次数

1

2

3

4

5

6

弹力F/N

弹簧总长/cm

弹簧伸长量/cm

四、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,用平滑的曲线连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变更的图线。

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,并说明函数表达式中常数的物理意义。

五、误差分析

1.系统误差

钩码标值不精确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。

2.偶然误差

(1)弹簧长度的测量造成偶然误差,为了减小这种误差,要尽量多测几组数据。

(2)作图不规范造成偶然误差,为了减小这种误差,画图时要用细铅笔作图,所描各点尽可能多地落在直线上,不在直线上的点应尽量匀称分布在直线的两侧。

1.(多选)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的试验中,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.用悬挂钩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

C.用直尺测得弹簧的长度即弹簧的伸长量

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

答案AB

2.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的试验中,某试验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,依据试验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像,如图所示。依据图像回答以下问题:

(1)弹簧的原长为;?

(2)弹簧的劲度系数为;?

(3)分析图像,总结弹簧弹力F跟弹簧总长L之间的关系式为。?

答案(1)10cm(2)1000N/m

(3)F=1000(L-0.10)(N)

考点一试验的留意事项

(1)安装试验装置:要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。

(2)不要超过弹性限度:试验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。

(3)尽量多测几组:要运用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。

(4)视察所描点的走向:不要画折线。

(5)统一单位:记录数据时要留意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

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弹簧伸长量的关系。

(1)为完成试验,还须要的试验器材有:。?

(2)试验中须要测量的物理量有:。?

(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线,由此可求出弹簧的劲度系数为N/m。图线不过原点的缘由是。?

(4)为完成该试验,设计的试验步骤如下:

A.以弹簧伸长量为横坐标,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.登记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,在弹簧旁边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,并分别登记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,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,假如不行,则考虑二次函数

F.说明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依次排列出来:。?

答案(1)刻度尺

(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或长度)

(3)200弹簧有自重

(4)CBDAEFG

解析(1)依据试验原理可知还须要刻度尺来测量弹簧的长度;

(2)依据试验原理,试验中须要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或长度