2019版高考物理總復習 第二章 相互作用 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關系課件.ppt

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實驗二探究彈力和彈簧伸長的關系 注意事項1 安裝實驗裝置 要保持刻度尺豎直并靠近彈簧 2 不要超過彈性限度 實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多 以免超過彈簧的彈性限度 3 盡量多測幾組數據 要使用輕質彈簧 且要盡量多測幾組數據 4 觀察所描點的走向 不要畫折線 5 統一單位 記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位 誤差分析1 鉤碼標值不準確 彈簧長度測量不準確帶來誤差 2 畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差 熱點一教材原型實驗 例1 2017 蚌埠模擬 如圖1甲所示 用鐵架臺 彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼 探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系實驗 圖1 1 實驗中還需要的測量工具有 2 如圖乙所示 根據實驗數據繪圖 縱軸是鉤碼質量m 橫軸是彈簧的形變量x 由圖可知 圖線不通過原點的原因是 彈簧的勁度系數k N m 計算結果保留2位有效數字 重力加速度g取9 8m s2 3 如圖丙所示 實驗中用兩根不同的彈簧a和b 畫出彈簧彈力F與彈簧長度L的F L圖象 下列說法正確的是 A a的原長比b的長B a的勁度系數比b的大C a的勁度系數比b的小D 彈力與彈簧長度成正比 解析 1 實驗需要測量彈簧伸長的長度 故需要毫米刻度尺 3 在圖象中橫截距表示彈簧的原長 故b的原長比a的長 選項A錯誤 在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數k 故a的勁度系數比b的大 選項B正確 C錯誤 彈簧的彈力滿足胡克定律 彈力與彈簧的形變量成正比 故選項D錯誤 答案 1 毫米刻度尺 2 彈簧有重力4 9 3 B 變式訓練1 2017 南岸區(qū)模擬 某同學在 探究彈力和彈簧伸長量的關系 時 將輕質彈簧豎直懸掛 彈簧下端掛一個小盤 在小盤中增添砝碼 改變彈簧的彈力 通過旁邊豎直放置的刻度尺可以讀出彈簧末端指針的位置x 實驗得到了彈簧指針位置x與小盤中砝碼質量m的圖象如圖乙所示 g取10m s2 回答下列問題 1 某次測量如圖2甲所示 指針指示的刻度值為 cm 刻度尺單位為cm 2 從圖乙可求得該彈簧的勁度系數為 N m 結果保留兩位有效數字 圖2 3 另一同學在做該實驗時有下列做法 其中正確的是 A 實驗中未考慮小盤的重力B 刻度尺零刻度未與彈簧上端對齊C 讀取指針指示的刻度值時 選擇彈簧指針上下運動最快的位置讀取D 在利用x m圖線計算彈簧的勁度系數時舍棄圖中曲線部分數據 解析 1 刻度尺的最小分度為0 1cm 故讀數為18 00cm 3 本實驗中可采用圖象進行處理 故小盤的重力可以不考慮 故選項A正確 讀數時刻度尺的零刻度應與彈簧上端對齊 才能準確測量 故選項B錯誤 在讀指針的示數時 應讓彈簧指針靜止之后再讀取 故選項C錯誤 當拉力超過彈性限度時 將變成曲線 不再符合胡克定律 故應舍去 故選項D正確 答案 1 18 00 2 0 30 3 AD 實驗數據處理的三種方法 1 圖象法 根據測量數據 在建好直角坐標系的坐標紙上描點 以彈簧的彈力F為縱軸 彈簧的伸長量x為橫軸 根據描點的情況 作出一條經過原點的直線 2 列表法 將實驗數據填入表中 研究測量的數據 可發(fā)現在實驗誤差允許的范圍內 彈力與彈簧伸長量的比值是一常數 3 函數法 根據實驗數據 找出彈力與彈簧伸長量的函數關系 熱點二實驗拓展創(chuàng)新本實驗一般是在教材實驗原理的基礎上設計新情景進行考查 因此 要在教材實驗的基礎上注重遷移創(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 例2 用如圖3所示的實驗裝置研究彈簧的彈力與形變量之間的關系 輕彈簧上端固定一個力傳感器 然后固定在鐵架臺上 當用手向下拉伸彈簧時 彈簧的彈力可從傳感器讀出 用刻度尺可以測量彈簧原長和伸長后的長度 從而確定伸長量 測量數據如表格所示 圖3 1 以x為橫坐標 F為縱坐標 在圖4的坐標紙上描繪出能夠正確反應彈力與伸長量關系的圖線 2 由圖線求得該彈簧的勁度系數為 保留兩位有效數字 圖4 解析橫軸表示伸長量x 縱軸表示彈力F 按照表格數據 描點畫圖 得到一條直線 圖象斜率代表彈簧勁度系數 答案 1 如圖 2 75N m 74 76N m均正確 變式訓練2 2017 商丘模擬 1 某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時 得到如圖5a所示的F L圖象 由圖象可知 彈簧原長L0 cm 求得彈簧的勁度系數k N m 圖5 2 按如圖b的方式掛上鉤碼 已知每個鉤碼重G 1N 使 1 中研究的彈簧壓縮 穩(wěn)定后指針指示如圖b 則指針所指刻度尺示數為 cm 由此可推測圖b中所掛鉤碼的個數為 個 解析 1 由胡克定律F k L L0 結合題圖a中數據得L0 3 0cm k 200N m 2 由題圖b知指針所示刻度為1 50cm 由F k L0 L 可求得此時彈力為F 3N 故所掛鉤碼的個數為3個 答案 1 3 0200 2 1 503 1 2017 南昌模擬 某物理實驗小組在探究彈簧的勁度系數k與其原長l0的關系實驗中 按示意圖6所示安裝好實驗裝置 讓刻度尺零刻度與輕質彈簧上端平齊 在彈簧上安裝可移動的輕質指針P 實驗時的主要步驟是 圖6 將指針P移到刻度尺l01 5 00cm處 在彈簧掛鉤上掛上200g的鉤碼 靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來 取下鉤碼 將指針P移到刻度尺l02 10 00cm處 在彈簧掛鉤上掛上250g的鉤碼 靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來 取下鉤碼 將指針P移到刻度尺l03 15 00cm處 在彈簧掛鉤上掛上50g的鉤碼 靜止時讀出指針所指刻度并記錄下來 重復 步驟 在每次重復 時 都將指針P下移5 00cm 同時保持掛鉤上掛的鉤碼質量不變 將實驗所得數據記錄 列表如下 根據實驗步驟和列表數據 回答下列問題 1 重力加速度g取10m s2 在實驗步驟 中 彈簧的原長為15 00cm時 其勁度系數為 N m 2 同一根彈簧的原長越長 彈簧的勁度系數 彈簧處在彈性限度內 A 不變B 越大C 越小 解析 1 彈簧的原長為l03 15 00cm時 掛鉤上鉤碼的質量為m3 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 根據胡克定律 F3 k3 x3 解得k3 30N m 2 彈簧的原長為l05 25 00cm時 掛鉤上鉤碼的質量為m5 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 根據胡克定律 F5 k5 x5 解得k5 9N m 由此可知 同一根彈簧的原長越長 彈簧的勁度系數越小 選項C正確 答案 1 30 2 C 2 圖7甲為某同學用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關系的實驗情景 用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質彈簧 讀出不同拉力下的標尺刻度x及拉力大小F 從電腦中直接讀出 所得數據記錄在下列表格中 圖7 3 24 8 24 6 25 0 55 2 55 1 55 3 1 從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為 cm 2 根據所測數據 在圖丙坐標紙上作出F與x的關系圖象 3 由圖象求出該彈簧的勁度系數 N m 彈簧的原長為 cm 均保留三位有效數字 答案 1 63 60 63 58 63 62 2 如圖所示 3 某物理興趣小組的同學在研究彈簧彈力的時候 測得彈力的大小F和彈簧長度L的關系如圖8所示 則由圖線可知 1 彈簧的勁度系數為 2 為了用彈簧測定兩木塊A B間的動摩擦因數 兩同學分別設計了如圖9所示的甲 乙兩種方案 為了用某一彈簧測力計的示數表示A和B之間的滑動摩擦力的大小 你認為方案 更合理 甲方案中 若A和B的重力分別為10 0N和20 0N 當A被拉動時 彈簧測力計a的示數為6 0N b的示數為11 0N 則A B間的動摩擦因數為 答案 1 300N m 2 甲 0 3