2020高考物理總復(fù)習(xí) 教師用書 2-4實(shí)驗(yàn)二　探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 必修1

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1、第4講實(shí)驗(yàn)二探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 注意事項(xiàng)1不要超過彈性限度：實(shí)驗(yàn)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(cè)幾組：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)3觀察所描點(diǎn)的走向：本實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道其規(guī)律，所以描點(diǎn)以后所作的曲線是試探性的，只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點(diǎn)4統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位誤差分析1鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確帶來誤差2畫圖時(shí)描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來誤差.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題【例1】 (1)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是()A彈簧被拉伸時(shí)，不

2、能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L，把LL0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是()解析本題主要考查使用彈簧時(shí)應(yīng)注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量間的關(guān)系(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過增

3、減鉤碼的數(shù)目，以改變對(duì)彈簧的拉力，來探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，所以選A、B.(2)考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量x0，所以選C.答案(1)AB(2)C考查實(shí)驗(yàn)操作過程及數(shù)據(jù)處理【例2】 以下是一位同學(xué)做“彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)(1)下列的實(shí)驗(yàn)步驟是這位同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請(qǐng)你幫這位同學(xué)按操作的先后順序，用字母排列出來是_A以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連結(jié)起來B記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L0C將鐵架臺(tái)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刻度尺D依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、

4、4個(gè)鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)，彈簧下端所對(duì)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(zhǎng)量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義(2)這位同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)在圖241中坐標(biāo)上已描出：圖241在圖中的坐標(biāo)上作出Fx圖線寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x用cm作單位)：_.解析(1)本題考查探究彈簧彈力與形變關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，意在考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的識(shí)記、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、分析歸納能力根據(jù)實(shí)驗(yàn)先后順序可知，實(shí)驗(yàn)步驟排列為CBDAEF.(2)由圖象可得k0.43 N/cm，所以F0.43x(N)答案(1)CBDAEF(2)如圖所示F0.43x(

5、N)【例3】 在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖242.所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度圖242(1)有一個(gè)同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在如坐標(biāo)圖243中，請(qǐng)作出FL圖線圖243(2)由此圖線可得出的結(jié)論是_該彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0_cm，勁度系數(shù)k_N/m.(3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況，請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的具體數(shù)據(jù))(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較優(yōu)點(diǎn)在于：_；缺點(diǎn)在于：_.

6、解析(1)如圖(2)在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長(zhǎng)量成正比1025(3)如下表次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長(zhǎng)度L/(102 m)(4)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差答案見解析1在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，有如下一些步驟A在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，觀察指針?biāo)肝恢?，測(cè)出彈簧的伸長(zhǎng)量x1B將彈簧固定懸掛在金屬橫桿上，將刻度尺豎直固定在彈簧旁，觀察彈簧指針?biāo)肝恢?，并記下該位置C在坐標(biāo)紙上建立平面直角坐標(biāo)系，以F為縱坐標(biāo)、x為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定兩坐標(biāo)軸適當(dāng)?shù)臉?biāo)度D將各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面坐標(biāo)上進(jìn)行描點(diǎn)，觀察點(diǎn)的分布與走勢(shì)，用平滑曲線

7、作出反映F和x對(duì)應(yīng)規(guī)律的圖象E將鐵架臺(tái)放在水平實(shí)驗(yàn)桌上，將金屬橫桿水平固定在鐵架臺(tái)上F給彈簧下端掛上兩個(gè)鉤碼、三個(gè)鉤碼，分別觀察指針?biāo)傅奈恢茫瑴y(cè)出對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量x2、x3G根據(jù)圖象和數(shù)據(jù)做出結(jié)論并整理儀器實(shí)驗(yàn)中合理實(shí)驗(yàn)步驟排序?yàn)?)AEBAFCDG BEBAFDCGCEBFCADG DEAFBCDG答案A2(2020臨沂質(zhì)檢)如圖244甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象，如圖244乙所示則下列判斷不正確的是()圖244A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長(zhǎng)度成正比B彈力增加量與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度的

8、增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變解析由題圖乙知，F(xiàn)x是一個(gè)過原點(diǎn)的直線，k N/m200 N/m，可知A錯(cuò)，B、C、D正確答案A3(2020安徽卷，21(1)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼實(shí)驗(yàn)測(cè)出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖245中標(biāo)出(g9.8 m/s2)圖245(1)作出ml的關(guān)系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_N/m.答案(1)如圖所示(2)0.259(0.2480.262)4如圖246(a)所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)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

9、伸長(zhǎng)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)圖246(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_；(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量(記錄)的物理量有_；(3)圖246(b)是彈簧所受彈力F與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_ N/m.圖線不過原點(diǎn)的原因是_解析該實(shí)驗(yàn)探究的是彈力F和彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系，故還需要測(cè)量長(zhǎng)度的儀器即刻度尺彈簧彈力由二力平衡得到：Fnmg，需要記錄懸掛鉤碼個(gè)數(shù)；形變量為xll0，故需要測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和彈力(外力)對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度Fx圖線的斜率表示勁度系數(shù)k200 N/m，圖線不過原點(diǎn)是由彈簧自身重力引起的答案(1)刻度尺(2)彈簧的原長(zhǎng)、懸掛鉤碼個(gè)數(shù)以及與彈力(外力)對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度(3)200彈簧自

10、身有重力5某同學(xué)在做探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了圖247所示的實(shí)驗(yàn)裝置他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端，每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度，將數(shù)據(jù)填在下面的表中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))測(cè)量次序123456彈簧彈力大小F/N00.490.981.471.962.45彈簧總長(zhǎng)x/cm67.168.349.4810.8511.75圖247圖248(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖248的坐標(biāo)紙上已描出了前四次測(cè)量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長(zhǎng)x之間的函數(shù)關(guān)系點(diǎn)，請(qǐng)把第5、6次測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描出來，并作出Fx圖線(2)圖線跟x坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義是_(3)該彈簧的勁度系數(shù)k_.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)圖線如右圖所示(2)彈簧的原長(zhǎng)(3)42 N/m