必修一、必修二物理實驗專題

實驗一研究勻變速直線運動...................................................-1-

實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系............................................-10-

實驗三驗證力的平行四邊形定則..............................................-20-

實驗四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.........................................-31-

實驗五探究動能定理........................................................-40-

實驗六驗證機械能守恒定律..................................................-49-

實驗七驗證動量守恒定律....................................................-59-

實驗八電阻的測量測定金屬絲的電阻率.....................................-66-

實驗九描繪小電珠的伏安特性曲線............................................-82-

實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻..............................................-91-

實驗H練習(xí)使用多用電表.................................................-102-

實驗十二傳感器的簡單使用................................................-113-

實驗十三用油膜法估測分子的大小..........................................-130-

實驗十四探究單擺的擺長與周期的關(guān)系......................................-136-

實驗十五測定玻璃的折射率................................................-143-

實驗十六用雙縫干涉測量光的波長（同時練習(xí)使用測量頭）......................-150-

實驗一研究勻變速直線運動

—回歸教材掌握基本原理和基本方法一

過好雙基關(guān)

D基本實驗要求

1.實驗器材

電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、

電源、復(fù)寫紙片.

2.實驗原理

圖1

3.實驗步驟

(1)按照如圖1所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端,接好電源；

(2)把--細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面;

(3)把小車停靠在打點計時器處，先接通電源,后放開小車;

(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶：

(5)換紙帶重復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析.

4.注意事項

(1)平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行.

(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶.

(3)防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞.

(4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙

帶上清楚地取出6?7個計數(shù)點為宜.

?規(guī)律方法總結(jié)

1.數(shù)據(jù)處理

⑴目的

通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度，確定物體的運動性質(zhì)等.

-1-

⑵方法

①分析物體的運動性質(zhì)——測量相鄰計數(shù)點間的距離，計算相鄰計數(shù)點距離之差，看其是否為常數(shù)，從

而確定物體的運動性質(zhì).

②利用逐差法求解平均加速度

X4~X]X5~X2――X341+〃2+〃3(*4+右+祀)一(X1+及+》3)

a1=3J2，〃2=3T2，〃3=3J2=a~3=9P

③利用平均速度求瞬時速度：%=江崇^必？」

④利用速度一時間圖象求加速度

。作出速度一時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度：

h剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度.

2.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動

(1)幻、及、X3…%是相鄰兩計數(shù)點間的距離.

(2)/x是兩個連續(xù)相等的時間里的位移差：/X|=X2—X],1X2=X3—X2….

(3)7是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔：T=0.02〃(打點計時器的頻率為50Hz,n為兩計數(shù)點間計時點的間

隔數(shù)).

(4)/x=a72,只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.

抓住題眼重審題總結(jié)解題技巧方法

研透命題點

命題點一教材原型實驗

例1(2016?天津理綜?9(2))某同學(xué)利用圖2裝置研究小車的勻變速直線運動.

(1)實驗中，必須的措施是,

4細(xì)線必須與長木板平行

8.先接通電源再釋放小車

C.小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量

D平衡小車與長木板間的摩擦力

-2-

(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖3

所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)si=3.59c/n,$2=4.41cm,$3=5.19cm,$4=5.97cm,

55=6.78cm,“=7.64cm則小車的加速度a=—〃?/$2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點

時小車的速度UB=—W/S.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

A?B?C?D?E?F?G?

圖3

答案(1)AB(2)0.800.40

解析(1)實驗時，細(xì)線必須與長木板平行，以減小實驗的誤差，選項A正確；實驗時要先接通電源再

釋放小車，選項8正確；此實驗中沒必要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤媽的質(zhì)量，選項C錯誤；此實驗中不

需要平衡小車與長木板間的摩擦力，選項。錯誤.

(2)相鄰的兩計數(shù)點間的時間間隔7=0.1s,由逐差法可得小車的加速度

2

$6+ss+s4—S3—S2—51(7.64+6.78+5.97—5.19—4.41—3.59)X10o

a=-------------------=-----------------9X0I2----------------m/s—0.80mis

，一i51+52(3.59+4.41)X10-2

打點計時器在打B點時小車的速度m/s=0.40ms

VB=ON/T=---Z-入-U-.-1---

。題組階梯突破

1.某同學(xué)利用圖4甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律，物塊在重物的牽引下開始運

動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處).從紙帶上便于測量的點開始，每5

個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示.打點計時器電源的頻率為50Hz.

打點對惴.碘

金m,___________________________________單位：cm.

事物”234567891011、

)〃//〃〃〃?〃/〃〃/〃//-1|???????r?~

甲乙

圖4

(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點和之間某時刻開始減速.

(2)打計數(shù)點5時，物塊對應(yīng)的速度大小為加s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a=加S2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

答案(1)67(2)1.00(3)2.00

解析(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在打計數(shù)點6之前，兩點之間的位移逐漸增大，是加速運動，在

打計數(shù)點7之后，兩點之間的位移逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開

始減速；(2)每5個點取1個計數(shù)點，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,根據(jù)勻變速直線運動中

-3-

間時亥I的速度等于該過程中的平均速度，05=°"*?}"m/s~i.oom/s.

ZAU.1

(3)由紙帶可知，計數(shù)點7往后做減速運動，根據(jù)逐差法得：

0.046+0.066-0.0861-0.1060,一

a=.w/s2?_2.00m/s~.

4AvU.U1

所以物塊減速運動過程中加速度的大小為2.00m/s2.

2.如圖5所示，是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點

間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的頻率/=50Hz,其中xi=7.05cm,及=7.68cm、黑=8.33cm.

/4=8.95cm、必=9.61cm、X6=10.26cm.

/~A~~B~~CDEFGI

TH-/_4-_+——4?(

Xjx2XiXax(,)

圖5

(1)下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下。、E兩點

時小車的瞬時速度.(保留三位有效數(shù)字)

位置BCDEF

速度(帽$-|)0.7370.8010.994

(2)以A點為計時起點，在圖6中畫出小車的速度一時間圖線.

y/(m-s*)

1.(10

().95

0.90

0.85

0.8()

().75

0.7()

00.100.200.300.400.50

圖6

(3)根據(jù)你畫出的小車的速度一時間圖線計算出小車的加速度〃=〃八2.(保留兩位有效數(shù)字)

(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是/=49Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使

加速度的測量值比實際值偏,(選填“大”或“小”)

答案(1)0.8640.928(2)如圖所示

-4-

(3)0.64(4)大

命題點二實驗拓展創(chuàng)新

例2某研究性學(xué)習(xí)小組用圖7裝置來測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋饕僮魅缦拢?/p>

①安裝實驗器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上；

②打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計時器記錄小鐵球在兩個光電門間的運動時間并用刻度

尺(圖上未畫出)測量出兩個光電門之間的高度h,計算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度

③保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復(fù)②的操作.測出多組(力，。，計算出對應(yīng)的平均

速度。；

④畫出。一f圖象.

圖7圖8

請根據(jù)實驗，回答如下問題：

(1)設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時的速度為如，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.則小鐵球通過兩光電門間平均速度。

的表達(dá)式為.(用加、g和t表示)

(2)實驗測得的數(shù)據(jù)如下表：

實驗次數(shù)123456

h(cth)10.0020.0030.0040.0050.0060.00

心)0.0690.1190.1590.1950.2260.255

v(m-s1.451.681.892.052.212.36

-5-

請在圖8坐標(biāo)紙上畫出v-t圖象.

(3)根據(jù)。」圖象，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=利產(chǎn),試管夾到光電門1的距離約為的.(以

上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

答案(l)o=oo+￡gf

(2)見解析圖(3)9.7(9.5?9.9)6.5(6.3?6.7)

解析(1)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律：一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得。=加

(2)描點畫圖，如圖所示.

(3)根據(jù)0=。()+/可知，o—f圖象的斜率表示％=方,解得g5*/？“修；圖象與縱軸的截距為小球經(jīng)過

光電門1時的速度Vo,約為1.12m/s,根據(jù)v(?—2gh得小6.5cm.

廠I方法感悟卜

從原理遷移和數(shù)據(jù)處理技巧上進(jìn)行創(chuàng)新

1.復(fù)習(xí)啟示

高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景.因此，要在夯實基礎(chǔ)實

驗的基礎(chǔ)上注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題.

2.情景拓展

B

-6-

、，光電門光電門

遮光片

鬻*4二線g輕滑輪光電門甲

物塊‘---/光電門乙

重物

cD

3.數(shù)據(jù)處理

(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度一長木板傾斜靠重力獲得加速度.

(2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度一測定遮光片的寬度4和遮光片通過光電門的擋光時間4,由。

=￡求速度.

(3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度一利用經(jīng)過兩個光電門的瞬時速度，由速度位

移關(guān)系式求加速度.

。題組階梯突破

3.如圖9甲為測量重力加速度的實驗裝置，C為數(shù)字毫秒表，A、8為兩個相同的光電門，C可以測量

鐵球兩次擋光之間的時間間隔.開始時鐵球處于A門的上邊緣，當(dāng)斷開電磁鐵的開關(guān)由靜止釋放鐵球時

開始計時.，落到B門時停止計時，毫秒表顯示時間為鐵球通過A、B兩個光電門的時間間隔測量A、

8間的距離x現(xiàn)將光電門B緩慢移動到不同位置，測得多組x、f數(shù)值，畫出，隨f變化的圖線為直線，

如圖乙所示，直線的斜率為鼠則由圖線可知，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?=；若某次測得小球

經(jīng)過A、8門的時間間隔為小則可知鐵球經(jīng)過B門時的速度大小為,此時兩光電門間的距離

為.

甲乙

圖9

答案2k2ktok詔

解析根據(jù)尢=%尸可得，］=%入則%=左，解得g=2代若某次測得小球經(jīng)過A、8門的時間間隔為

-7-

、V_

to,則可知鐵球經(jīng)過B門時的速度大小為v=gto—2kto,此時兩光電門間的距離為

4.在“利用打點計時器測定勻變速直線運動加速度”實驗中，打點計時器接在50低壓交流電源上，

某同學(xué)在打出的紙帶上按打點的先后順序每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、￡＞、E、F六個計數(shù)

點（每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點）.從A點開始在每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（分別為以反

c、小e段），將這五段紙帶由長到短緊靠但不重疊地粘在X。），坐標(biāo)系中，如圖10所示.

圖10

（1）若把每一段紙帶的右上端連接起來，結(jié)果得到一條傾斜的直線，如圖所示，由圖可知紙帶做

運動且直線與一X方向夾角越大，說明紙帶運動的加速度（選填“越大”或“越小”）.

（2）從第一個計數(shù)點4開始計時，為求出0.25s時刻紙帶的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？答：

（選填“a”“b”“c”“d”“e”）.

（3）若測得a段紙帶的長度為10.0cm,e段紙帶的長度為2.0cm,則可求出加速度的大小為m/s2.

答案（1）勻減速直線越大（2）c（3）2.0

解析（1）紙帶剪接后，水平方向每條寬度相同，正好與時間對應(yīng)，豎直長度為相鄰相等時間內(nèi)的位移，

由于4=。尸，紙帶長度差相等，變化規(guī)律恰好與速度一樣.圖線可看作。一f圖象，即速度均勻減小，

紙帶做勻減速運動，圖象斜率越大，加速度越大.⑵求0.25s時的速度，即求0.2?0.3s內(nèi)的平均速度，

12

0.2?0.3s內(nèi)的位移恰好是紙帶c段對應(yīng)的長度.⑶利用Ax=aT,即xm—x?=—M）a7',有=

—2.0m/s2,所以加速度的大小為2.0m/./.

5.利用圖11所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度.一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙

固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動.當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光

電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間f.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測

量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用刻度尺測量甲、乙之間的距離s,記下相應(yīng)的■值.所

得數(shù)據(jù)如下表所示.

-8-

shn0.5000.6000.7000.8000.9000.950

t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4

沁7-1)1.711.621.551.451.341.22

完成下列填空和作圖:

(1)若滑塊所受摩擦力為一定值，滑塊加速度的大小4、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度仍、測量值S和

t四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是.

(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖12給出的坐標(biāo)紙上畫出］一［圖線.

圖12

(3)由所畫出的;一f圖線，得出滑塊加速度的大小為4=欣S、保留兩位有效數(shù)字).

答案(l)j=—y+v,

(2)如圖所示

<)

?

6

5

4

3

2

00.1()2()30.4()5().6().7().8().91.0t/s

(3)2.0(答案在1.8?2.2范圍內(nèi)都可)

解析(1)滑塊從光電門甲到光電門乙，中間時刻的瞬時速度設(shè)經(jīng)過光電門乙時的速度為打，由

5=廿稱整理可求得答案.(2)見答案圖.(3)由：一#+。“可知圖象中圖線斜率的絕對值因=看由圖

線可知14=1.0故a=2國=2.0〃加2.

-9-

實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

------回歸教材掌握基本原理和基本方法-------

過好雙基關(guān)

D基本實驗要求

1.實驗原理

彈簧受到拉力作用會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長量越大，彈力也就越大.

2.實驗器材

鐵架臺、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙.

3.實驗步驟

(1)安裝實驗儀器(如圖1所示).

圖1

(2)測量彈簧的伸長量(或總長)及所受的拉力(或所掛鉤碼的質(zhì)量)，列表作出記錄，要盡可能多測幾組數(shù)

據(jù).

(3)根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點，以力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo).

(4)按照在圖中所繪點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)，所畫的點不一定正好在這條

曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相同.

(5)以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試一次函數(shù)，如果不行再考慮二次函數(shù).

?規(guī)律方法總結(jié)

1.數(shù)據(jù)處理

⑴列表法

將測得的Rx填入設(shè)計好的表格中，可以發(fā)現(xiàn)彈力廠與彈簧伸長量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等

的.

(2)圖象法

-10-

以彈簧伸長量X為橫坐標(biāo)，彈力F為縱坐標(biāo)，描出F、x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點，作出的擬合曲線是一條過

坐標(biāo)原點的直線.

⑶函數(shù)法

彈力F與彈簧伸長量尤滿足F=kx的關(guān)系.

2.注意事項

(1)不要超過彈性限度：實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限

度.

(2)盡量多測幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù).

(3)觀察所描點的走向：本實驗是探究性實驗，實驗前并不知道其規(guī)律，所以描點以后所作的曲線是試

探性的，只是在分析了點的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點.

(4)統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.

3.誤差分析

(1)鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確、彈簧長度測量不準(zhǔn)確帶來誤差.

(2)畫圖時描點及連線不準(zhǔn)確也會帶來誤差.

抓住題眼重審題總結(jié)解題技巧方法

研透命題點

命題點一教材原型實驗

例1如圖2甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與

彈簧伸長量的關(guān)系.

甲

圖2

(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：.

(2)實驗中需要測量的物理量有：.

(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為N/n圖線不

過原點的原因是由于.

-11-

(4)為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下：

4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)的點，并用平滑的曲線連接起來；

8.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度/o;

C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，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)的刻度,

并記錄在表格內(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的關(guān)系式.首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考

慮二次函數(shù)；

F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；

G.整理儀器.

請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：.

答案(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的彈簧長度(3)200彈簧自身存在重

力(4)CBDAEFG

解析(1)根據(jù)實臉原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；(2)根據(jù)實驗原理，實驗中需要測

量的物理量有彈簧的原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的彈簧長度；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩

個點，代人尸="可得出=200N/加，由于彈簧自身存在重力，使得彈簧不加外力時就有形變量；(4)根

據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.

c方法感悟?---------------------------------1

處理實驗數(shù)據(jù)的方法

1.列表分析法：分析列表中彈簧拉力廠與對應(yīng)彈簧的形變量/x的關(guān)系，可以先考慮尸和/x的乘積，再

考慮尸和/X的比值，也可以考慮尸和3x)2的關(guān)系或尸和弧的關(guān)系等，結(jié)論：今為常數(shù).

2.圖象分析法：作出尸一/x圖象，如圖3所示.此圖象是過坐標(biāo)原點的一條直線，即/和/X成正比關(guān)系.

作圖的規(guī)則：

(1)要在坐標(biāo)軸上標(biāo)明軸名、單位，恰當(dāng)?shù)剡x取縱軸、橫軸的標(biāo)度，并根據(jù)數(shù)據(jù)特點正確確定坐標(biāo)起點,

使所作出的圖象幾乎占滿整個坐標(biāo)圖紙.若彈簧原長較長，則橫坐標(biāo)起點可以不從零開始選擇.

(2)作圖線時，盡可能使直線通過較多坐標(biāo)描點，不在直線上的點也要盡可能對稱分布在直線的兩側(cè)(若

有個別點偏離太遠(yuǎn)，則是因偶然誤差太大所致，應(yīng)舍去).

-12-

(3)要注意坐標(biāo)軸代表的物理量的意義，注意分析圖象的斜率、截距的意義.

。題組階梯突破

1.圖4甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)系的實驗情景.用力傳感器豎直向下拉上

端固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小小(從電腦中直接讀出).所得數(shù)據(jù)

記錄在下列表格中：

拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69

標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00

丙

圖4

(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為

(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象;

(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為.N/m,彈簧的原長為。九(均保留三位有效數(shù)字)

答案⑴63.60(63.58?63.62)

(2)如圖所示

(3)24.8(24.6—25.0)

-13-

2.某學(xué)生做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗.實驗時把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加

一只鉤碼均記下對應(yīng)的彈簧的長度x,數(shù)據(jù)記錄如下表所示.

鉤碼個數(shù)01234567

彈力F/N01.02.03.04.05.06.07.0

彈簧伸長的長度X/C”?02.003.986.027.979.9511.8013.50

⑴根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖5中作出F-x圖線.

圖5

(2)根據(jù)F-x圖線可以求得彈簧的勁度系數(shù)為N/m.

(4)一位同學(xué)做此實驗時得到如圖6所示的F-x圖線，說明此同學(xué)可能出現(xiàn)了哪種錯誤？

答案(1)如圖所示

(2)50(3)0.25(4)超出了彈簧的彈性限度

-14-

命題點二實驗拓展創(chuàng)新

本實驗一般是在教材實驗原理的基礎(chǔ)上設(shè)計新情景進(jìn)行考查，因此，要在教材實驗的基礎(chǔ)上注重遷移創(chuàng)

新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題.

局考考情演變

弋化

1.彈力的獲得：彈簧豎直懸掛，重物的重力作為彈簧的拉力，存在彈簧自重的影

求解智響f彈簧水平使用，重物的重力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自重的影響.

能化2.圖象的獲得：由坐標(biāo)紙作圖得F-x圖象一由傳感器和計算機輸入數(shù)據(jù)直接得F

-X圖象.

例2橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，彈力F與伸長量x成正比，即尸=依，k的值與橡皮筋未

受到拉力時的長度乙、橫截面積S有關(guān)，理論與實踐都表明k=y，，其中丫是一個由材料決定的常數(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的單位應(yīng)該是()

A.NB.mC.N/mD.Pa

(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖7所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量丫的值.首先利

用測量工具〃測得橡皮筋的長度乙=20.00a”,利用測量工具6測得橡皮筋未受到拉力時的直徑0=4.000

mm,那么測量工具a應(yīng)該是,測量工具人應(yīng)該是.

圖7

(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量尤的實驗記錄.

拉力FIN510152025

伸長量xlcm1.63.24.76.48.0

-15-

請作出廠一工圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)%=N/m.

(4)這種橡皮筋的丫值等于.

答案(1)D(2)毫米刻度尺螺旋測微器(3)見解析圖312.5(4)4.98X106P?

解析(1)在彈性限度內(nèi)，彈力/與伸長量x成正比，F(xiàn)=kx,由題意可知攵=詈，則解

FI

得楊氏模量/=-7T,各物理量取國際單位得楊氏模量的單位是？//病=尸〃，選項Q正確.

(2)根據(jù)精度判斷可知a為毫米刻度尺，b為螺旋測微器.

(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，描點、連線，可得F—x圖象如圖所示.根據(jù)斜率的物量意義表示勁度系數(shù)k,可知k

=9312.5N/m.

(4)根據(jù)求得，丫比4.98X106Pa.

I方法感悟!

減小實驗誤差的兩種方法

本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力，所以改進(jìn)實驗的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自重的影響：

(1)一個方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧，通過減小讀數(shù)的相對誤差來提高實驗的精確度.

(2)另一個方案是利用傳感器：將彈簧水平放置，一端固定在傳感器上，對彈簧施加變化的作用力(推力

或拉力)時，得到對應(yīng)的彈簧形變量.

。題組階梯突破

3.在探究彈簧的彈力與伸長量之間關(guān)系的實驗中，所用裝置如圖8甲所示，將輕彈簧的一端固定，另一

端與力傳感器連接，其伸長量通過刻度尺測得，某同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)列于下表中：

-16-

F/N

伸長量x/(XIO2m)2.004.006.008.0010.00

彈力F/N1.502.934.555.987.50

(1)以X為橫坐標(biāo)，尸為縱坐標(biāo)，在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長量之間的關(guān)

系圖線.

(2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為,(保留三位有效數(shù)字)

答案(1)見解析圖(2)75.0N/m

解析(1)描點作圖，如圖

(2)根據(jù)圖象，該直線為過原點的一條傾斜直線，即彈力與伸長量成正比，圖象的斜率表示彈簧的勁度

AF

系數(shù)，攵=,丫=75.0Nlm.

4.在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖9所示.所用的每

個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力.實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5

個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度.

r

圖9

(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)在圖10坐標(biāo)紙中描點，請作出F-L圖線.

-17-

F/N'

2.0

i-Trfl，，fi-r，r-r-rir十rtr-Lr，r-lr，r

LLJ-I-ULJ-l-LLJ-l-l-LJ4-I.L￡J_UL^J-ULJU

IIIIIIIIIIIILIIIIIIIIIIIIIII

1.6rrTi-rn-rrrTi"FriTrrTi-rm-rrTi

ri+Ait-lirTn+iT-Lir

卜H+卜H+卜H+卜卜+*卜卜H+卜H+HT

AIT-1A?T-l-A?TT-A?TT-i域T-A，T+卜?T

IIIIIIIIIILIIIIIIIIIIIIIIIII

1.2rm-rrTrrr^n-i-mn-rTTn-rTi-rm

iVT-11+AIT+ITT-AI+iT-HY

LI.J-I.ULJ-ULL4-IU_U4J-I-LlJU-UXJ-UL4-J

IIIIIIIII■IIIIIIIIIIIIIIIIII

rm-rri-rm-i-r-m-i-rrn-i-rTTrm

A4TT-JI.*?4T-?-?■■*-<T-iTT-A+TIT

0.8LIJJ_ULJ-l_LLJJ

iiiiiaiiiiii■iiiiiiiiiiiiiii

rm-rri-r-rrTT-i-rTi-r-m

Ll.JJ.LLJ-'.LL4J-'-LlJJ-LlJJ-LXJ.i-LAJ

iiiii■iii>iitiIiiiiiiiiiiiii

0.4rrn-?-rr.TrrirTmn-rTTi-rTTi-m

++TT-1T+IT

卜H十卜H?卜卜卜++卜*-卜+*?卜葉卜卜十

riT+i+riv+t-1+41+41+ir

O510152025U(x10-2m)

圖10

(2)由此圖線可得出彈簧的原長％