2025届高三物理一轮复习实验2探究弹簧弹力与形变量的关系(45张PPT).pptxVIP

;实验2探究弹簧弹力与形变量的关系;1.会探究弹簧弹力与形变量的关系。2.进一步理解胡克定律,理解以胡克定律为原理的拓展实验设计。;实验储备·归纳;实验类型·突破;?;(2)作图的规则。

①要在坐标轴上标明轴名、单位,恰当地选取纵轴、横轴的标度,并根据数据特点正确确定坐标起点,使所作出的图像几乎占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长,则横坐标起点可以不从零开始选择。

②作图线时,尽可能使直线通过较多坐标描点,不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远,则是因偶然误差太大所致,应舍去)。

③要注意坐标轴代表的物理量的意义,注意分析图像的斜率、截距的意义。

;【典例1】某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验。

(1)将弹簧悬挂在铁架台上,把刻度尺竖直固定在弹簧一侧,零刻度与弹簧上端对齐,不悬挂重物时,指针所指的位置如图乙所示,则弹簧的原长为l0=________cm。;(2)在弹簧挂钩上挂上不同的钩码,由钩码的重力得到弹簧的弹力F,测得不同弹力下弹簧的长度l,求得弹簧的伸长量x=l-l0,根据测得的多组数据在F-x坐标系上描点,如图丙所示,请根据描出的点作图,由图像求得弹簧的劲度系数k=________N/m。根据图像求劲度系数可以减小________(填“偶然”或“系统”)误差。;?;【典例2】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)实验中还需要的测量工具有________。

;(2)如图乙所示,根据实验数据绘图,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的形变量x,由图可知:图线不通过原点的原因是________________________;若忽略影响图线不过原点的因素,则弹簧的劲度系数k=________N/m(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8m/s2)。;(3)如图丙所示,实验中用两根不同的弹簧a和b,画出弹簧弹力F与弹簧长度L的F-L图像,下列说法正确的是________(填选项字母)。

A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大

C.a的劲度系数比b的小 D.弹力与弹簧长度成正比;?;(3)在题图丙中横截距表示弹簧的原长,故b的原长比a的长,A项错误;图线斜率表示弹簧的劲度系数k,故a的劲度系数比b的大,B项正确,C项错

误;弹簧的弹力满足胡克定律,弹力与弹簧的形变量成正比,故D项错误。

;考向1测量工具的改进

【典例3】某同学用图甲所示装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”。弹簧的上端固定在铁架台支架上,弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计),激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。;(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码,每增挂一个钩码,待弹簧________时,记录所挂钩码的重力和对应的h。

(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图乙所示,可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0=________m,弹簧的劲度系数k=________N/m。(结果均保留到小数点后1位);?;本题改变了测量工具,且测量的不是弹簧长度,而是测量的纸片到地面的距离,弹簧形变量应为初状态的距离与挂钩码后测量距离的差,即Δh=h0-hi。;考向2实验原理和数据处理的创新

【典例4】(2021·广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数,缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。;n;?;?;本实验中ΔL1=L4-L1、ΔL2=L5-L2、ΔL3=L6-L3,均为增加3个钢球时产生的压缩量,可以取平均值再计算劲度系数。;考向3实验目的的改变

【典例5】小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图甲所示的实验装置,测量魔方玩具的质量。主要实验步骤如下:

;(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05g。

(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表。;(3)根据表中数据在图乙上描点,绘制图线。;(4)取出全部硬币,把魔方玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图丙所示,此时橡皮筋的长度为________cm。

(5)由上述数据计算得魔方玩具的质量为_______g(保留3位有效数字)。;解析(3)根据题中表格数据描点连线如图。

(4)由题图可知刻度尺的分度值为1