北京版2024高考物理一轮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材研读练习含解析.docxVIP

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第6讲试验:探究弹簧弹力与形变量的关系

试验装置

试验原理

(1)在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的①弹力与所挂钩码的重力大小相等。?

(2)弹簧的长度可用刻度尺干脆测出,伸长量可以由拉长后的长度减去②弹簧原来的长度进行计算。这样就可以探讨弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。?

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本试验应以须要探讨的一根弹簧为试验对象,在其弹性限度内通过增减钩码的数目,以变更对弹簧的拉力,来探究弹力与弹簧伸长量的关系,弹簧的伸长量应为弹簧的长度减去弹簧的原长。所以选项A、B正确,C、D错误。

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跟弹簧长度L之间的关系式为。?

答案(1)10cm(2)1000N/m(3)F=1000(L-0.10)(N)

解析由题图知,当不挂钩码时,弹簧长10cm,即弹簧原长为10cm;弹簧的劲度系数等于图像的斜率,即k=40(14

考点试验的留意事项与数据处理

1.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。

2.数据处理

(1)图像法:依据测量数据,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,依据描点的状况,作出一条经过原点的直线。

(2)列表法:将试验数据填入表中,探讨测量的数据,可发觉在试验误差允许的范围内,弹力与弹簧伸长量的比值是一常量。

(3)函数法:依据试验数据,找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。

1-1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);

(3)取图像中(0.5cm,0)和(3.5cm,6N)两个点,代入ΔF=kΔx可得k=200N/m,由于弹簧自重的缘由,使得弹簧不加外力时就有形变量;

(4)依据完成试验的合理性可知先后依次为CBDAEFG。

1-2某同学利用图甲所示的装置探究弹簧弹力与伸长量的关系。

甲

乙

(1)该同学将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值,所读数据列表如下(设弹簧始终未超过弹性限度,取重力加速度g=9.80m/s2):

1

2

3

4

5

6

钩码质量m/g

0

30

60

90

120

150

刻度尺读