人教版高考物理一轮总复习精品课件 第二章 相互作用 共点力的平衡 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系 (5).ppt

5.某小组预测量轻弹簧的劲度系数,他们认为测量误差主要来源于弹簧原长的测量和弹簧形变量的测量,因此对实验进行如图甲所示的改进:选择较光滑的水平桌面,滑轮涂上润滑油,弹簧左端固定,右端连接跨过定滑轮的轻绳。桌子右侧竖起游标卡尺,在轻绳上悬挂一个50.0g的钩码,移动游标尺,使其零刻度线对准指针,此时游标卡尺读数为2.890cm;再悬挂一个50.0g的钩码,移动游标尺,再次使其零刻度线对准指针,游标卡尺示数如图乙所示,其读数为cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。请写出一条减小误差的方法:。?答案4.85025.0在弹性限度内多测量几组数据,作出F-L图像,利用图像计算劲度系数本课结束(1)由图乙知刻度尺的读数l1=cm。?(2)甲同学以弹簧的长度l为横坐标,以钩码的重力G为纵坐标建立了G-l图像,如图丙所示,由图知弹簧的原长为cm,该弹簧的劲度系数为N/m。?(3)乙同学先将弹簧平放在桌面上,测出了弹簧的原长l0,并以弹簧的伸长量x=l-l0为横坐标,以钩码的重力G为纵坐标作出了G-x图像,如图丁所示,则图线不过原点的原因是。?答案(1)11.50(2)11.00100(3)弹簧自身有重力增素能精准突破考点一教材原型实验典例1.(2021重庆第二外国语学校高三一模)在探究弹力与弹簧伸长量的关系的实验中,将弹簧测力计竖直悬挂,待弹簧测力计静止时,长度记为L0,弹簧测力计下方挂上砝码盘时,长度记为Lp,在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1~L7,记录数据见下表。代表符号L0LpL1L2L3L4L5L6L7数值/cm25.3527.3529.3531.3033.4035.3537.4039.3041.41(1)甲同学用图像法处理实验数据,他根据表中数据作的图像如图所示,纵轴是砝码的质量,则横轴应是弹簧长度与(选填“L0”或“Lp”)的差值。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9.8m/s2)。?(2)乙同学用公式法处理实验数据,即用F=kΔL计算k,为充分利用每一组数据,该同学将所测得的数据按如下方法逐一求差(逐差法),分别计算出四个差值:ΔL1=L4-Lp=8.00cm;ΔL2=L5-L1=8.05cm;ΔL3=L6-L2=8.00cm;ΔL4==cm。?根据以上差值,可以求出每增加m=10g砝码弹簧的平均伸长量ΔL;再由F=kΔL计算出k,请用Lp、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和mg表示出k=。?考点二实验的改进与创新实验思路的创新甲乙丙图甲:弹簧水平放置,消除弹簧自身重力对实验的影响。图乙:1.改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。2.物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x图线(图丙)斜率的大小为弹簧的劲度系数实验器材的创新用力传感器显示弹簧拉力的大小实验过程的创新丁戊图丁:1.利用固定在弹簧上的7个指针,探究弹簧的劲度系数k与弹簧长度的关系2.利用“化曲为直”的思想,将探究劲度系数k与弹簧圈数n的关系,转化为探究与n的关系图戊:利用浮力对弹簧弹力大小的影响,探究弹簧的劲度系数及钩码浮力的大小典例2.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示,一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、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,P0指在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11.88cm。指针P1P2P3P4P5P6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k/(N·m-1)163①56.043.633.828.8/(m·N-1)0.0061②