試驗二探究彈力和彈簧伸長關(guān)系1/33試驗基礎(chǔ)熱點定位跟蹤訓(xùn)練2/33試驗基礎(chǔ)·了解落實

夯基礎(chǔ)3/33●注意事項1.對鉤碼要求(1)所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它彈性程度.(2)每次所掛鉤碼質(zhì)量差盡可能大一些,從而使坐標(biāo)上描點盡可能稀,這么作出圖線更準確.2.測量與統(tǒng)計數(shù)據(jù)(1)測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量.(2)統(tǒng)計數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量對應(yīng)關(guān)系及單位.3.畫圖像描點畫線時,所描點不一定都落在一條線上,但應(yīng)注意一定要使盡可能多點落在線上,其余各點均勻分布在線兩側(cè).●誤差分析1.彈簧測力計本身不夠準確造成系統(tǒng)誤差.2.彈簧測力計讀數(shù)和作圖不準造成偶然誤差.4/33熱點定位·重點透析

通熱點熱點一試驗原理與操作【例1】

(·山東臨沂模擬)(1)為完成試驗,還需要試驗器材有

.

(2)試驗中需要測量物理量有

.

(3)圖(乙)是彈簧彈力F與彈簧伸長量xF-x圖線,由此可求出彈簧勁度系數(shù)為

N/m.

5/33(4)為完成該試驗,設(shè)計試驗步驟以下:A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo),以彈力為縱坐標(biāo),描出各組(x,F)對應(yīng)點,并用平滑曲線連接起來;B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上刻度l0;C.將鐵架臺固定于桌子上,并將彈簧一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺;D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個……鉤碼,并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)刻度,并統(tǒng)計在表格內(nèi),然后取下鉤碼;E.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與彈簧伸長量關(guān)系式.首先嘗試寫成一次函數(shù),假如不行,則考慮二次函數(shù);F.解釋函數(shù)表示式中常數(shù)物理意義;G.整理儀器.請將以上步驟按操作先后次序排列出來:

.

6/33?關(guān)鍵點撥?

(1)試驗中需要確定彈簧長度及彈簧伸長量.(2)先測出不掛鉤碼時彈簧自然長度l0,再測出懸掛鉤碼后彈簧長度l,則x=l-l0.(3)F-x圖線為直線,說明其斜率為一常數(shù),該數(shù)值即為彈簧勁度系數(shù).解析:(1)彈簧原長、懸掛鉤碼后彈簧長度都需要測量,所以還需要試驗器材為刻度尺.(2)試驗中需要確定彈力大小以及對應(yīng)彈簧伸長量,所以,試驗中需要測量物理量有彈簧原長、所掛鉤碼重力以及與之對應(yīng)彈簧長度.(4)試驗步驟次序可簡化為固定裝置→測原長l0→測總長→作圖像→猜測函數(shù)關(guān)系→聯(lián)絡(luò)實際得出結(jié)論→試驗結(jié)束,所以操作步驟次序為CBDAEFG.答案:(1)刻度尺(2)彈簧原長、所掛鉤碼重力以及與之對應(yīng)彈簧長度(3)200(4)CBDAEFG7/33【教師備用】在“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”時,某同學(xué)把兩根彈簧如圖(1)連接起來進行探究.鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.368/33(1)某次測量如圖(2)所表示,指針示數(shù)為

cm.

(2)在彈性程度內(nèi),將50g鉤碼逐一掛在彈簧下端,得到指針A,B示數(shù)LA和LB如表.用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ勁度系數(shù)為

N/m(重力加速度g=10m/s2).由表中數(shù)據(jù)

(填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ勁度系數(shù).

解析：(1)刻度尺最小刻度是1mm,且要估讀到下一位,由圖能夠看出指針示數(shù)為16.00cm.(2)由表格可知彈簧Ⅰ長度改變量Δx1=4.00cm,Δx2=3.95cm,Δx3=4.10cm,平均值Δx≈4.02cm,由胡克定律可知k=≈12.44N/m.同理能夠計算出彈簧Ⅱ勁度系數(shù).答案:(1)16.00(2)12.44能9/33熱點二試驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】某試驗小組在探究彈力與彈簧伸長量關(guān)系時,先把彈簧平放在桌面上,用刻度尺測出彈簧原長L0=4.6cm,再把彈簧豎直懸掛起來,在下端掛鉤碼,每增加一個鉤碼均記下對應(yīng)彈簧長度x,數(shù)據(jù)統(tǒng)計以下表所表示.鉤碼個數(shù)12345彈力F/N1.02.03.04.05.0彈簧長度x/cm7.09.011.013.015.0(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出F-x圖線;10/33?關(guān)鍵點撥?

(1)將各組對應(yīng)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點后過這些點作圖線.解析:(1)先將5組F,x對應(yīng)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,然后用一條直線擬合這些點,如圖所表示.答案:(1)看法析11/33(2)由此圖線可得,該彈簧勁度系數(shù)k=

N/m;

(3)圖線與x軸交點坐標(biāo)大于L0原因是

.

?關(guān)鍵點撥?

(2)彈簧勁度系數(shù)應(yīng)等于F-x圖線斜率.(3)彈簧豎直懸掛且不掛鉤碼時長度應(yīng)為試驗中彈簧原長.(3)圖線與橫坐標(biāo)交點為x0=5.0cm,這是因為彈簧豎直懸掛時,本身重力影響,使彈簧原長比平放時伸長了.答案:(2)50(3)彈簧本身重力影響12/33【教師備用】

(·江西南昌一模)某物理試驗小組在探究彈簧勁度系數(shù)k與其原長l0關(guān)系試驗中,按示意圖所表示安裝好試驗裝置,讓刻度尺零刻度與輕質(zhì)彈簧上端平齊,在彈簧上安裝可移動輕質(zhì)指針P,試驗時主要步驟是:①將指針P移到刻度尺l01=5cm處,在彈簧掛鉤上掛上200g鉤碼,靜止時讀出指針?biāo)缚潭炔⒔y(tǒng)計下來;②取下鉤碼,將指針P移到刻度尺l02=10cm處,在彈簧掛鉤上掛上250g鉤碼,靜止時讀出指針?biāo)缚潭炔⒔y(tǒng)計下來;③取下鉤碼,將指針P移到刻度尺l03=15cm處,在彈簧掛鉤上掛上50g鉤碼,靜止時讀出指針?biāo)缚潭炔⒔y(tǒng)計下來……重復(fù)進行,每次都將指針P下移5cm,同時保持掛鉤上掛鉤碼質(zhì)量不變.將試驗所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計、列表以下:13/33次數(shù)彈簧原長l0/cm彈簧長度l/cm鉤碼質(zhì)量m/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650依據(jù)試驗步驟和列表數(shù)據(jù),回答以下問題:(1)重力加速度g取10m/s2.在次數(shù)3中,彈簧原長為15cm時,其勁度系數(shù)k3=

N/m.

解析:(1)彈簧原長為l03=15cm時,掛鉤上掛鉤碼質(zhì)量為50g,所受拉力F3=m3g=0.5N,彈簧長度l3=16.67cm,彈簧伸長x3=l3-l03=1.67cm.依據(jù)胡克定律F=kx,解得k3=30N/m.答案:(1)3014/33(2)同一根彈簧所取原長越長,彈簧勁度系數(shù)

(彈簧處于彈性程度內(nèi)).

A.不變 B.越大C.越小 D.無法確定解析:(2)彈簧原長為l05=25cm時,掛鉤上掛鉤碼質(zhì)量為50g,所受拉力F5=m5g=0.5N,彈簧長度l5=30.56cm,彈簧伸長x5=l5-l05=5.56cm.依據(jù)胡克定律F=kx,解得k5=9N/m.由此可知,同一根彈簧所取原長越長,彈簧勁度系數(shù)越小,選項C正確.答案:(2)C15/33熱點三試驗創(chuàng)新與改進16/33新題體驗1.(·江西宜春聯(lián)考)某同學(xué)利用圖(甲)所表示裝置研究彈簧彈力與形變關(guān)系.設(shè)計試驗以下:A,B是質(zhì)量均為m0小物塊,A,B間由輕彈簧相連,A上面經(jīng)過輕繩繞過兩個定滑輪與一個輕質(zhì)掛鉤相連.掛鉤上能夠掛上不一樣質(zhì)量物體C.物塊B下放置一壓力傳感器.物體C右邊有一個豎直直尺,能夠測出掛鉤下移距離.整個試驗中彈簧均處于彈性程度內(nèi),重力加速度g=9.8m/s2.試驗操作以下:①不懸掛物塊C,讓系統(tǒng)保持靜止,確定掛鉤位置O,并讀出壓力傳感器示數(shù)F0;②每次掛上不一樣質(zhì)量物塊C,用手托出,遲緩釋放.測出系統(tǒng)穩(wěn)定時掛鉤相對O點下移距離xi,并讀出對應(yīng)壓力傳感器示數(shù)Fi;③以壓力傳感器示數(shù)為縱軸,掛鉤下移距離為橫軸,依據(jù)每次測量數(shù)據(jù),描點作出Fx圖像如圖(乙)所表示.17/33(1)由圖像可知,在試驗誤差范圍內(nèi),能夠認為彈簧彈力與彈簧形變量成

(填“正比”“反比”或“不確定關(guān)系”);

(2)由圖像可知,彈簧勁度系數(shù)k=

N/m.

解析:(1)小物塊B處于平衡狀態(tài),壓力傳感器示數(shù)不一樣時,則彈簧彈力不一樣,即彈簧形變量不一樣,壓力傳感器示數(shù)改變量ΔF就是彈簧彈力改變量ΔF;掛鉤下移距離x就是彈簧長度改變值;因為圖線為直線,斜率為定值,且斜率大小就是勁度系數(shù),所以認為彈簧彈力與彈簧形變量成正比.答案:(1)正比(2)9818/332.橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性程度內(nèi),伸長量x與彈力F成正比,即F=kx,k值與橡皮筋未受到拉力時長度L、橫截面積S相關(guān),理論與實踐都表明k=Y,其中Y是一個由材料決定常數(shù),材料力學(xué)上稱之為楊氏模量.(1)在國際單位制中,楊氏模量Y單位應(yīng)該是

.

A.N B.m C.N/m D.Pa答案:(1)D(2)毫米刻度尺螺旋測微器(2)有一段橫截面是圓形橡皮筋,應(yīng)用如圖所表示試驗裝置能夠測量出它楊氏模量Y值.首先利用測量工具a測得橡皮筋長度L=20.00cm,利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時直徑D=4.000mm,那么測量工具a應(yīng)該是

,測量工具b應(yīng)該是

.

(2)依據(jù)準確度判斷可知a為毫米刻度尺,b為螺旋測微器.19/33(3)下面表格是橡皮筋受到拉力F與伸長量x試驗統(tǒng)計.拉力F/N510152025伸長量x/cm1.63.24.76.48.0請作出F-x圖像,由圖像可求得該橡皮筋勁度系數(shù)k=

N/m.

(4)這種橡皮筋Y值等于

.

答案:(3)圖看法析3.1×102(4)5×106Pa20/33跟蹤訓(xùn)練·即時鞏固

測效果1.兩個試驗小組在“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”試驗中,他們先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧原長l0,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后長度l,把l-l0作為彈簧伸長量x.(1)這么操作,因為彈簧本身重力影響,最終畫出F-x圖線可能是以下圖中

.

解析:(1)因為彈簧本身重力影響,當(dāng)不掛鉤碼時,彈簧伸長量x>0,所以選項C正確.答案:(1)C21/33(2)兩個試驗小組使用兩條輕質(zhì)彈簧a和b是不一樣,得到彈力F與彈簧長度l圖像如圖所表示.以下表述正確是

.

A.a原長比b長B.a勁度系數(shù)比b大C.a勁度系數(shù)比b小D.測得彈力與彈簧長度成正比(3)關(guān)于該試驗,以下說法正確是

.

A.彈簧被拉伸時,所掛鉤碼越多,誤差越小B.用懸掛鉤碼方法給彈簧施加拉力,應(yīng)確保彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.用直尺測得彈簧長度即為彈簧伸長量D.用幾個不一樣彈簧,分別測出幾組拉力與伸長量,得出拉力與伸長量之比相等解析:(2)因為圖像中橫軸為彈簧長度,則橫軸截距表示彈簧原長,l2>l1,故選項A錯誤;圖線斜率表示彈簧勁度系數(shù),a斜率大于b斜率,故選項B正確,C錯誤;圖像不過原點,說明彈力與彈簧長度不成正比,故選項D錯誤.(3)試驗中應(yīng)以所研究一根彈簧為試驗對象,在彈性程度內(nèi)經(jīng)過增減鉤碼數(shù)目來改變對彈簧拉力,以探索彈力與彈簧伸長關(guān)系,而且拉力和重力平衡.試驗中所掛鉤碼不能太多,所測彈簧長度不是伸長量,則選項B正確.答案:(2)B(3)B22/332.(·山東師大附中模擬)某同學(xué)用如圖(甲)所表示裝置做“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”試驗.他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)笜?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐一增加鉤碼,測出指針?biāo)笜?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)以下表(重力加速度g取9.8m/s2)鉤碼質(zhì)量m/g0100200300400500600700標(biāo)尺刻度x/cm15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.5023/33(1)依據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖(乙)中作出彈簧指針?biāo)笜?biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m關(guān)系曲線.(2)依據(jù)所測得數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可判斷,在

N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格彈簧勁度系數(shù)為

N/m.

解析:(1)縱坐標(biāo)取15cm為起點,然后在坐標(biāo)紙上依次描點(0,15.00),(1.00,18.94),(2.00,22.82)……然后用平滑曲線連接各點,如圖所表示.(2)由x-m圖像能夠看出,所掛鉤碼質(zhì)量小于500g時(彈力0～4.9N)范圍內(nèi),圖線為一條傾斜直線,表明此時彈力大小與彈簧伸長成線性關(guān)系,即滿足胡克定律F=kx,據(jù)此能夠計算出彈簧勁度系數(shù)k==25.0N/m.答案:(1)看法析圖(2)0～4.925.024/333.某同學(xué)探究彈力和彈簧伸長量關(guān)系,并測彈簧勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端指針恰好落在刻度尺上.當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示刻度數(shù)值記作l0,彈簧下端掛一個50g鉤碼時,指針指示刻度數(shù)值記作l1;掛兩個50g鉤碼時,指針指示刻度數(shù)值記作l2;……;掛七個50g鉤碼時,指針指示刻度數(shù)值記作l7.(1)下表統(tǒng)計是該同學(xué)已測出6個值,其中有兩個數(shù)值在統(tǒng)計時有誤,它們代表符號分別是

和

.

測量統(tǒng)計表代表符號l0l1l2l3l4l5l6l7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.125/33答案:(1)l5l6解析:(1)因為刻度尺最小刻度為1毫米.讀數(shù)時,應(yīng)估讀到毫米下一位,故l5,l6統(tǒng)計有誤.26/33(2)試驗中,l3和l7兩個值還沒有測定,請你依據(jù)圖示將這兩個測量值填入統(tǒng)計表中.(3)為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得數(shù)值按以下方法逐一求差,分別計算出了三個差值:d1=l4-l0=6.90cm,d2=l5-l1=6.90cm,d3=l6-l2=7.00cm.請你給出第四個差值:d4=

=

cm.

(4)依據(jù)以上差值,能夠求出每增加50g鉤碼彈簧平均伸長量Δl.Δl用d1,d2,d3,d4表示式子為Δl=

,代入數(shù)據(jù)解得Δl=

cm.

(5)彈簧勁度系數(shù)k=

N/m(g取9.8m/s2).

解析:(2)由圖示得l3=6.85cm,l7=14.05cm.(3)由l3,l7數(shù)值,可得d4=l7-l3=7.20cm.答案:(2)6.85(6.84～6.86均可)14.05(14.04～14.06均可)(3)l7-l37.20(7.18～7.22均可)(4)1.75(5)2827/334.某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)知識處理了以下問題:一輕彈簧一端固定于某一深度為h=0.25m、且開口向右小筒中(沒有外力作用時彈簧另一端位于筒內(nèi)),如圖(甲)所表示,假如本試驗長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧長度l,現(xiàn)要測出彈簧原長l0和彈簧勁度系數(shù),該同學(xué)經(jīng)過改變掛鉤碼個數(shù)來改變l,作出F-l改變圖線如圖(乙)所表示.28/33(1)由此圖線可得彈簧原長l0=

m,彈力與彈簧伸長量成

.

(2)彈簧勁度系數(shù)為

N/m.

(3)該同學(xué)試驗時,把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較,優(yōu)點在于:

;

缺點在于:

.

解析:(1)將圖線延長,與l軸交點為-10cm,即彈簧右端點距筒口為10cm,則彈簧原長l0=0.15m,將坐標(biāo)軸F平移到-10cm處,橫軸改為彈簧伸長量,可知彈力與彈簧伸長量成正比.(2)因為ΔF=kΔx,結(jié)合(乙)圖可得k=100N/m.(3)優(yōu)點是防止彈簧本身重力對試驗影響,缺點是彈簧與筒及繩子與滑輪間存在摩擦?xí)斐稍囼炚`差.答案:(1)0.15正比(2)100(3)防止彈簧本身重力對試驗影響彈簧與筒及繩子與滑輪間存在摩擦?xí)斐稍囼炚`差