新课标高考物理一轮复习第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系教案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 基本要求 数据处理 1.以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点 . 2.按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线 .所画的点不一定正好都在这条图线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同 . 3.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义 . 误差分析 1.钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差 . 2.画图时描点及连线不准确也会带来误差 . 注意事项 1.安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠 近弹簧 . 2.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免

2、超过弹簧的弹性限度 . 3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据 . 4.观察所描点的走向：不要画折线 . 5.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 . 考向 1 对实验操作的考查 典例 1 (2015 福建卷 )某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验 . (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为 7.73 cm；图乙是在弹簧【 精品教育资源文库 】 下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量 l 为 cm. (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 .(填选项

3、前的字母 ) A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l 与弹力 F 的关系图线，图线的 AB 段明显偏离直线 OA，造成这种现象的主要原因是 _. 解析 (1)图乙的示 数为 14.66 cm，所以弹簧的伸长量为 (14.66 7.73) cm 6.93 cm. (2)为了得到较多的数据点，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码弹簧的长度和钩码的总重力，即 A 正确 . (3)不遵循胡克定律，说明超出了弹簧的弹性限度 . 答案 (1)6.93 (2)A (3

4、)超过弹簧的弹性限度 (1)实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度 . (2)作图象时，不要连成 “ 折线 ” ，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧 . 考向 2 对数据处理和误差的考查 典例 2 某同学做实验探究弹力和弹簧伸长 量的关系，并测量弹簧的劲度系数 k.他先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺面上 .当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作 L0；弹簧下端挂一个 50 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L1；弹簧下端挂两个 50 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L2； ? ；挂七个 50

5、 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L7. (1)下表记录的是该同学已测出的 6 个数值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 . 【 精品教育资源文库 】 代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度数值 /cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 (2)实验中， L3和 L7两个数值还没有测定，请你根据下图读数将这两个测量值填入记录表中 . (3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值： d1 L4 L0 6.90 cm， d2 L5 L1 6.90 cm， d3 L6 L2 7.00

6、 cm.请你给出第四个差值： d4 cm. (4)根据以上差值，可以求出每增加 50 g 砝码， 弹簧平均伸长量 L. L 用 d1、 d2、 d3、d4表示的式子为： L .代入数据解得 L cm. (5)计算弹簧的劲度系数 k N/m.(g 取 9.8 m/s2) 解析 (1)通过对 6 个值的分析可知记录有误的是 L5、 L6(估读位不正确 ). (2)用分度值是毫米的刻度尺测量时，应正确读数并记录到毫米的下一位，由题图知 L36.85 cm， L7 14.05 cm. (3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值 d4 L7 L3 14.05 cm 6.85 cm 7.20 cm. (

7、4) L d1 d2 d3 d444 6.90 6.90 7.00 7.2016 cm 1.75 cm. (5) F k L，又 F mg，所以 k F L mg L 0.059.80.017 5 N/m 28 N/m. 答案 (1)L5 L6 (2)6.85(6.84 6.86) 14.05(14.04 14.06) (3)L7 L3 7.20(7.18 7.22) (4)d1 d2 d3 d444 1.75 (5)28 实验数据处理的三种方法 (1)图象法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力 F 为纵轴，弹簧的伸长量 x 为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直

8、线 . 【 精品教育资源文库 】 (2)列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数 . (3)函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系 . 考向 3 实验创新与改进 本实验需要测量的物理量是弹力和弹簧的伸长量，命题创新的方向有： 1.运用 k F x来处理数据 . (1)将 “ 弹力变化量 ” 转化为 “ 质量变化量 ” ； (2)将 “ 弹簧伸长量 ” 转化为 “ 弹簧长度变化量 ”. 2.将弹簧平放在桌面上，消除弹簧自身重力的影响 . 3.利用计算机及传感器技术，得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象 . 4.将弹簧换

9、为橡皮条 . 典例 3 (2017 湖南益阳调研 )弹簧的弹力与其形变量是遵循胡克定律的 .其实橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量 x 与弹力 F 成正比，即 F kx，其中 k 是一个比例系数，类似于弹簧的劲度系数， k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度 L、横截面积 S 有关 .理论与实验都 表明 k YSL ，其中 Y 是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量 . (1)物理公式能够反映物理量的单位关系，则在国际单位制中，杨氏模量 Y 的单位应该是( ) A.N B.m C.N/m D.N/m2 (2)有一段横截面积是圆形的橡皮筋，用螺旋测微器测量它的直径如图甲所示，则读数为 mm

10、. (3)通过实验测得该橡皮筋的一些数据，并作出了外力 F 与伸长量 x 之间的关系图象如图乙所示 .图象中图线发生弯曲的原因是 _. 解析 (1)由 F kx 可知 k 的单位为 N/m，由 k YSL ，可得 Y kLS ，又知 L 的单位为 m，S 的单位为 m2，则 Y 的单位为 Nm mm2 N/m2，故选 D. (2)橡皮筋直径 d 2.5 mm 0.014.3 mm 2.543 mm. 【 精品教育资源文库 】 (3)图象中图线发生弯曲的原因是：橡皮筋受力超出其弹性限度，不再遵循伸长量 x 与弹力 F 成正比的规律 . 答案 (1)D (2)2.541 2.545 之间均可 (

11、3)见解析 典例 4 在 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系 ” 时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究 . 钩码数 1 2 3 4 LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76 LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36 (1)某次测量如图乙所示，指针示数为 cm. (2)在弹性限度内，将 50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针 A、 B 的示数 LA和 LB如表所示 .用表中数据计算弹簧 的 劲度系数为 N/m(重力加速度取 g 10 m/s2).由表中数据 (填 “ 能 ” 或 “ 不能 ”) 计算出弹簧 的劲度系数 . 解析 (1)刻度尺读数时需要估读到

12、精确位的下一位，由题图可知指针示数为 16.00 cm，考虑到误差范围， 15.95 16.05 cm 均算对 . (2) 由 胡 克 定 律 F kx ， 结 合 题 表 中 数 据 可 知 弹 簧 的 劲 度 系 数 k1 5010 310 15.71） 10 2 N/m 12.50 N/m，考虑到误差范围， 12.20 12.80 N/m 均算正确；对于计 算弹簧 的劲度系数，只需要测出弹簧 的形变量，结合两个指针的读数，可知指针 B的变化量减去指针 A 的变化量，就是弹簧 的形变量，所以能求出弹簧 的劲度系数 . 答案 (1)16.00(15.95 16.05)(有效数字位数正确 ) (2)12.50(12.20 12.80 均正确 ) 能