1、第二章 相互作用相互作用 实验二 探究弹力与弹簧伸长的关系 1 实验知识自主回顾 2 核心考点重点突破 3 2年高考1年模拟 1 实验知识自主回顾 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 一一、实验目的实验目的 (1)探究弹力与探究弹力与_的定量关系的定量关系。 (2)学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法。 二二、实验原理实验原理 (1)如图所示如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平平 衡衡时弹簧产生的弹力与时弹簧产生的弹力与_大小相等大小相等。 弹簧伸长弹簧伸长 钩码总重力钩码总重力 高考一轮总复习 物理
2、第二章 相互作用 返回导航 (2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，建立坐标系建立坐标系， 以纵坐标表示弹力大小以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中找在坐标系中找 出实验所测得的各组出实验所测得的各组(x，F)对应的点对应的点，用用_连接起来连接起来，根据根据 实验所得的图线实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系就可探知弹力大小与伸长量间的关系。 三三、实验器材实验器材 除轻质弹簧除轻质弹簧(一根一根)，钩码钩码(一盒一盒)，刻度尺刻度尺，铁架台外铁架台外，还需还需 _，_三角板三角
3、板。 平滑的曲线平滑的曲线 重垂线重垂线 坐标纸坐标纸 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 四四、实验步骤实验步骤 (1)如图所示如图所示，将铁架台放于桌面上将铁架台放于桌面上(固定好固定好)，将将 弹簧的一端固定于铁架台的横梁上弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将在靠近弹簧处将 刻度尺刻度尺(分度值为分度值为1 mm)固定于铁架台上固定于铁架台上，并用并用 _检查刻度尺是否竖直检查刻度尺是否竖直。 重锤线重锤线 (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。 (3)在弹簧下端挂上一个钩码在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后待钩码静止后
4、，记下弹簧下端所对应记下弹簧下端所对应 的刻度的刻度L1。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (4)用上面方法用上面方法，记下弹簧下端挂记下弹簧下端挂2个个、3个个、4个个钩码时钩码时，弹簧弹簧 下端所对应的刻度下端所对应的刻度L2、L3、L4并将所得数据记录在表格中并将所得数据记录在表格中。 (5)用用xnLnL0计算出弹簧挂计算出弹簧挂1个个、2个个、3个个钩码时弹簧的伸钩码时弹簧的伸 长量长量，并根据当地重力加速度值并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力计算出所挂钩码的总重力，这个总这个总 重力就等于重力就等于_的大小的大小，将所得数据填入表格将所得数据填入表格
5、。 (6)根据所测数据在坐标纸上描点根据所测数据在坐标纸上描点，最好以最好以_为纵坐标为纵坐标，以弹以弹 簧的簧的_为横坐标为横坐标。 弹力弹力 弹力弹力F 伸长量伸长量x 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 钩码个数钩码个数 刻度刻度 伸长量伸长量x 弹力弹力F 0 L0 1 L1 x1L1L0 F1 2 L2 x2L2L0 F2 3 L3 x3L3L0 F3 6 L6 x6L6L0 F6 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (7)按照图中各点的分布与走向按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线尝试作出一条平滑的曲线(包括直包括直 线线)。所画的点不一定正
6、好都在这条曲线上所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数但要注意使曲线两侧的点数 大致相同大致相同。 (8)以弹簧的伸长为自变量以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数写出曲线所代表的函数，首先尝试一次首先尝试一次 函数函数，如果不行则考虑二次函数如果不行则考虑二次函数。 (9)解释函数表达式中常数的物理意义解释函数表达式中常数的物理意义。 五五、误差分析误差分析 1钩码标值不准确钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差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画图时描点及连线不准确也会带来误差。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航
7、六六、注意事项注意事项 1安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧安装实验装置：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，以免以免 超过弹簧的弹性限度超过弹簧的弹性限度。 3尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数且要尽量多测几组数 据据。 4观察所描点的走向：不要画折线观察所描点的走向：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 单位单位。 2 核心考点重点突破 高考一轮总复习 物
8、理 第二章 相互作用 返回导航 (2020 湖南怀化月考湖南怀化月考)小明探究弹力和弹簧小明探究弹力和弹簧 伸长量的关系实验时伸长量的关系实验时。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直保持弹簧轴线竖直，将将 刻度尺竖直固定在弹簧一侧；刻度尺竖直固定在弹簧一侧； 考点一考点一 教材原型实验教材原型实验 例例1 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2)弹簧自然悬挂弹簧自然悬挂，待弹簧静止时待弹簧静止时，记下弹簧的长度记下弹簧的长度L0，弹簧下端挂弹簧下端挂 上砝码盘时上砝码盘时，弹簧的长度记为弹簧的长度记为Lx；在砝码盘中每次增加；在砝码盘中每次增加10
9、 g砝码砝码，弹簧弹簧 长度依次记为长度依次记为L1至至L6，数据如下表数据如下表。 代表符号代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.40 35.35 37.40 39.30 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (3)如图乙所示是小明根据表中数据作的图如图乙所示是小明根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量纵轴是砝码的质量，横横 轴是弹簧长度与轴是弹簧长度与_的差值的差值(填填“L0”“Lx”或或“L1”)。 Lx 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (4)由图可知弹簧的劲度系数为
10、由图可知弹簧的劲度系数为_ N/m；(结果保留两位有效数结果保留两位有效数 字字，重力加速度重力加速度g取取9.8 m/s2) (5)由于弹簧自身有重量由于弹簧自身有重量，小明在测量时没有考虑弹簧的自重小明在测量时没有考虑弹簧的自重，这样这样 导致劲度系数的测量值与真实值相比导致劲度系数的测量值与真实值相比_(填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或 “相等相等”)。 4.9 相等相等 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (3)由胡克定律由胡克定律 Fkx，其中，其中 x 为弹簧的形变量；结合图像为弹簧的形变量；结合图像 的意义可知，横坐标表示弹簧的形变量，不放砝码时，的意
11、义可知，横坐标表示弹簧的形变量，不放砝码时，x0，所以横轴，所以横轴 是弹簧长度与是弹簧长度与 Lx的差值。的差值。 (4)图像的斜率再乘图像的斜率再乘 g 表示弹簧的劲度系数，即弹簧的劲度系数表示弹簧的劲度系数，即弹簧的劲度系数 k 6010 3 9.8 1210 2N/m4.9 N/m。 (5)x 轴表示弹簧的形变量，轴表示弹簧的形变量，图线的斜率与弹簧的劲度系数成正比，图线的斜率与弹簧的劲度系数成正比， 在正确测出弹簧原长的情况下，弹簧的重量对实验的结果没有影响，所在正确测出弹簧原长的情况下，弹簧的重量对实验的结果没有影响，所 以劲度系数的测量值与真实值是相等的。以劲度系数的测量值与真实
12、值是相等的。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系建立坐标系，以以 纵坐标表示弹力大小纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出在坐标系中描出 实验所测得的各组实验所测得的各组(x，F)对应的点对应的点，用平滑的曲线连接起来用平滑的曲线连接起来，根据实验根据实验 所得的图线所得的图线，就可探知弹簧弹力大小与弹簧伸长量间的关系就可探知弹簧弹力大小与弹簧伸长量间的关系。注意分析注意分析 图像的斜率图像的斜率、截距的意义截距的意义。 图像法处理弹簧
13、弹力问题图像法处理弹簧弹力问题 名师点拨名师点拨 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 变式训练变式训练1(2020 山东德州一中月考山东德州一中月考)某实验探究小组探究弹力某实验探究小组探究弹力 和弹簧伸长量的关系和弹簧伸长量的关系。 (1)将弹簧水平放置将弹簧水平放置，用毫米刻度尺正确操作测出其自然长度如图甲用毫米刻度尺正确操作测出其自然长度如图甲 所示所示，则弹簧的原长则弹簧的原长L0_ cm。 5.00 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2)然后按图乙所示自然悬挂弹簧然后按图乙所示自然悬挂弹簧，实验通过在弹簧下端悬挂钩码的实验通过在弹簧下端悬挂钩码的 方法
14、来改变弹簧的弹力方法来改变弹簧的弹力，读出弹簧下端指针所指的标尺刻度读出弹簧下端指针所指的标尺刻度，即可知道即可知道 弹簧的长度弹簧的长度L，用用LLL0表示弹簧的伸长量表示弹簧的伸长量。通过实验获得的数通过实验获得的数 据据，实验小组作出了弹簧的实验小组作出了弹簧的LF图像如图丙所示图像如图丙所示。根据图丙可得出弹根据图丙可得出弹 簧的劲度系数簧的劲度系数k_ N/m。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字) (3)实验小组分析图像过程中发现图线从实验小组分析图像过程中发现图线从B点开始发生了弯曲点开始发生了弯曲，图线图线 在在B点过后发生弯曲的原因是点过后发生弯曲的原因是_。 (4)实
15、验小组发现图线并没有过原点实验小组发现图线并没有过原点，出现了误差出现了误差，没能得出弹簧的没能得出弹簧的 弹力与伸长量严格成正比的结论弹力与伸长量严格成正比的结论，本误差属于本误差属于_。(填填“系统系统 误差误差”或或“偶然误差偶然误差”) 50 所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度 系统误差系统误差 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (1)毫米刻度尺的最小刻度为毫米刻度尺的最小刻度为 1 mm，读数时要估读到读数时要估读到 0.1 mm，则弹簧的原长，则弹簧的原长 L05.00 cm。 (2)由胡克定律由胡克定律 Fkx 得得 k
16、F x 1.50.5 2.991.00 10 2N/m50 N/m。 (3)在图线的弯曲部分中， 每增加相同形变量时， 增加的拉力在减小，在图线的弯曲部分中， 每增加相同形变量时， 增加的拉力在减小， 说明此时弹簧超出了弹性限度，所以图线在说明此时弹簧超出了弹性限度，所以图线在 B 点过后发生弯曲的原因是点过后发生弯曲的原因是 所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度。所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度。 (4)图线没有过原点，说明没有施加外力的时候弹簧就有了形变，这图线没有过原点，说明没有施加外力的时候弹簧就有了形变，这 种情况是由弹簧自身的重力造成的，该误差属于系统误差。种情况是由弹簧自身的重力
17、造成的，该误差属于系统误差。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 考点二考点二 实验拓展创新实验拓展创新 创新角度创新角度 实验装置图实验装置图 创新解读创新解读 实验原理实验原理 创新创新 1 弹簧水平放置， 消除弹簧自身 弹簧水平放置， 消除弹簧自身 重力对实验的影响。重力对实验的影响。 2 改变弹簧的固定方式， 研究弹 改变弹簧的固定方式， 研究弹 簧弹力大小与压缩量之间的大小簧弹力大小与压缩量之间的大小 关系。关系。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 创新角度创新角度 实验装置图实验装置图 创新解读创新解读 实验器材实验器材 创新创新 1用橡皮筋代替弹簧做
18、实验。用橡皮筋代替弹簧做实验。 2拉力传感器显示的拉力拉力传感器显示的拉力 F 与与 橡皮筋的弹力并不相等，仅为橡橡皮筋的弹力并不相等，仅为橡 皮筋弹力在水平方向的分力。皮筋弹力在水平方向的分力。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 创新角度创新角度 实验装置图实验装置图 创新解读创新解读 实验过程实验过程 创新创新 1利用固定在弹簧上的利用固定在弹簧上的 7 个指个指 针，探究弹簧的劲度系数针，探究弹簧的劲度系数 k 与弹与弹 簧长度的关系。簧长度的关系。 2 利用 利用“化曲为直化曲为直”的思想， 将的思想， 将 探究劲度系数探究劲度系数 k 与弹簧圈数的关与弹簧圈数的关 系
19、，转化为探究系，转化为探究1 k与 与 n 的关系。的关系。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2021 河北衡水中学调研河北衡水中学调研)图甲为某物理兴趣小组测定弹簧图甲为某物理兴趣小组测定弹簧 劲度系数的实验装置劲度系数的实验装置。弹簧下端固定在水平桌面上弹簧下端固定在水平桌面上，上端连接一托盘上端连接一托盘 P，在托盘在托盘P下方和桌面上方同一竖直线上安装有光电测距仪下方和桌面上方同一竖直线上安装有光电测距仪A和和B，通通 过数据线可以将二者间的距离信息输入到电脑过数据线可以将二者间的距离信息输入到电脑，距离测量精度可达到距离测量精度可达到0.1 mm。实验时实验时，小
20、组同学将小组同学将6个规格为个规格为m50 g的砝码逐个放在托盘的砝码逐个放在托盘P上上， 每加放一个砝码待系统静止后均打开光电测距电路开关进行测距每加放一个砝码待系统静止后均打开光电测距电路开关进行测距，测距测距 结果直接输入电脑结果直接输入电脑，测距完成关闭测距开关测距完成关闭测距开关，然后将对应的托盘上放置然后将对应的托盘上放置 砝码的数目信息输入电脑砝码的数目信息输入电脑，形成一组测量数据形成一组测量数据。实验过程中弹簧始终保实验过程中弹簧始终保 持竖直且在弹性限度内持竖直且在弹性限度内。 例例2 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 实验完成后小组同学在电脑上对坐标轴和坐
21、标轴所表示物理量的单位进实验完成后小组同学在电脑上对坐标轴和坐标轴所表示物理量的单位进 行了设置，纵轴表示托盘行了设置，纵轴表示托盘 P 上砝码的总重力上砝码的总重力 F 与单个砝码重力与单个砝码重力 mg 的比的比 值；横轴表示值；横轴表示 A、B 间的距离间的距离 h，单位设置为，单位设置为 cm。设置完成后，电脑系。设置完成后，电脑系 统根据实验数据自动拟合出统根据实验数据自动拟合出 F mg h 图像如图乙所示，已知当地的重力加图像如图乙所示，已知当地的重力加 速度为速度为 9.8 m/s2。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (1)根据图可求出弹簧的劲度系数根据图可求
22、出弹簧的劲度系数k_ N/m。(结果保留一位结果保留一位 小数小数) (2)输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力，这一疏漏对测量结果这一疏漏对测量结果 _。(填填“有影响有影响”或或“无影响无影响”) (3)针对实验小组在电脑上的设置操作针对实验小组在电脑上的设置操作，请你提出一条提高测量精度请你提出一条提高测量精度 的改进建议：的改进建议：_。 11.4 无影响无影响 将横轴将横轴h的单位设置成的单位设置成 mm 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 本题考查利用光电测距仪和本题考查利用光电测距仪和 F mg h 图像测定弹簧的劲度系图像
23、测定弹簧的劲度系 数。数。 (1)由图像可知，托盘上无砝码时，弹簧的长度为由图像可知，托盘上无砝码时，弹簧的长度为 0.28 m，每次添加，每次添加 砝码后系统静止，由平衡关系可得，托盘上砝码总重量砝码后系统静止，由平衡关系可得，托盘上砝码总重量 Fk(0.28h)， 即即 n F mg k mg(0.28 h)，故该图像的斜率为，故该图像的斜率为 k mg，即 ，即0 6.5 0.28 k mg，解 ，解 得劲度系数得劲度系数 k11.4 N/m。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2)输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力，这一疏漏对测量结果无输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重
24、力，这一疏漏对测量结果无 影响，因为弹簧的形变量和受力成正比，满足影响，因为弹簧的形变量和受力成正比，满足 kF x 。 (3)为了提高实验的精度，可将为了提高实验的精度，可将 h 轴的单位设置成轴的单位设置成 mm，提高，提高 h 的显的显 示精度。示精度。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 变式训练变式训练2(2021 黑龙江大庆月考黑龙江大庆月考)某物理实验探究小组利用所某物理实验探究小组利用所 学的知识探究某弹簧的特性学的知识探究某弹簧的特性。 (1)他们先用三角板和刻度尺测量该弹簧的原长如图甲所示他们先用三角板和刻度尺测量该弹簧的原长如图甲所示，则该弹则该弹 簧的原长
25、簧的原长l0_ cm。 15.00(15.0015.05) 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2)接下来接下来，设计了如图乙所示的装置探究轻设计了如图乙所示的装置探究轻 弹簧弹簧(材质较硬材质较硬)的弹力与伸长量之间的关系的弹力与伸长量之间的关系。 数据记录如表：数据记录如表： 伸长量伸长量x/( 10 2m) 2.00 4.00 6.00 8.00 10.0 弹力弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.98 7.50 已知实验操作准确无误已知实验操作准确无误，其中数据记录有误的是其中数据记录有误的是_，正确记正确记 录为录为_。 10.0 10.00 高考一轮总复习
26、物理 第二章 相互作用 返回导航 (3)应用应用Excel软件进行数据拟合软件进行数据拟合，得到如图丙所示的函数图像得到如图丙所示的函数图像，则则 该弹簧的劲度系数为该弹簧的劲度系数为_ N/m。(计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字) 75.3 丙丙 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (1)l025.00 cm10.00 cm15.00 cm。 (2)刻度尺的精确度为刻度尺的精确度为 1 mm，应估读到下一位，应估读到下一位 0.1 mm，以，以 cm 作单作单 位时小数点后应保留两位小数，故位时小数点后应保留两位小数，故 10.0 cm 应更应更正为正
27、为 10.00 cm。 (3)xF 图线的斜率表示弹簧劲度系数的倒数，则图线的斜率表示弹簧劲度系数的倒数，则 k 1 1.328510 2 N/m75.3 N/m。 3 2年高考1年模拟 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 1(2020 重庆联考重庆联考)某同学利用图甲所示的装某同学利用图甲所示的装 置测量轻弹簧的劲度系数置测量轻弹簧的劲度系数。光滑的细杆光滑的细杆(图中未画图中未画 出出)和刻度尺水平固定在铁架台上和刻度尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在一轻弹簧穿在 细杆上细杆上，其左端固定其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过右端与细绳连接；细绳跨过 光滑定滑轮光滑定滑轮，其下
28、端可以悬挂钩码其下端可以悬挂钩码(实验中实验中，每个每个 钩码的质量均为钩码的质量均为m20.0 g)。弹簧右端连有一竖直弹簧右端连有一竖直 指针指针，其位置可在刻度尺上读出其位置可在刻度尺上读出，刻度尺的零刻线刻度尺的零刻线 与弹簧左端平齐与弹簧左端平齐。实验步骤如下：实验步骤如下： 甲甲 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 在细绳下端挂上一个钩码在细绳下端挂上一个钩码，调整滑轮调整滑轮， 使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆间没使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆间没 有接触；有接触； 系统静止后系统静止后，记录钩码的个数及指针的记录钩码的个数及指针的 位置；位置； 逐次增加
29、钩码个数逐次增加钩码个数，并重复步骤并重复步骤(保持保持 弹簧在弹性限度内弹簧在弹性限度内)； 用用n表示钩码的个数表示钩码的个数，l表示相应的指针位表示相应的指针位 置置，作出作出ln图像如图乙所示图像如图乙所示。 乙乙 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 回答下列问题：回答下列问题： (1)某次挂上钩码后某次挂上钩码后，指针指到的位置如图丙所示指针指到的位置如图丙所示，则此时的示数为则此时的示数为 _ cm。 (2)若当地的重力加速度若当地的重力加速度g9.8 m/s2，则本实验中弹簧的劲度系数为则本实验中弹簧的劲度系数为 _ N/m(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字
30、)。 10.95(10.9310.97) 39.2 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (1)毫米刻度毫米刻度尺的示数为尺的示数为 10.95 cm(10.9310.97 均可均可)。 (2)将题图乙中的长度单位由将题图乙中的长度单位由 cm 换算为换算为 m，将钩码的质量单位由，将钩码的质量单位由 g 换算为换算为 kg，钩码的个数为，钩码的个数为 n，设弹簧的原长为，设弹簧的原长为 l0，根据平衡关系可知，根据平衡关系可知， 弹簧的弹力弹簧的弹力 Fnmg，弹簧的伸长量为，弹簧的伸长量为 ll0，由胡克定律可知，由胡克定律可知 nmgk(l l0)，化简得，化简得
31、lmg k nl0，图像的斜率，图像的斜率mg k 0.125 0.100 50 m，解得弹簧，解得弹簧 的劲度系数的劲度系数 k39.2 N/m。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 2(2020 陕西安康月考陕西安康月考)某物理兴趣小组在验证胡克定律的实验中某物理兴趣小组在验证胡克定律的实验中 别出心裁别出心裁，将弹簧一端固定在铁架台上将弹簧一端固定在铁架台上，然后自然悬垂然后自然悬垂。在弹簧的另一在弹簧的另一 端悬挂一个钩码稳定后端悬挂一个钩码稳定后，用实验室中打点计时器所用纸带比量弹簧长用实验室中打点计时器所用纸带比量弹簧长 度度，作好标记并整齐剪下这段纸带；然后再加挂一
32、个相同钩码稳定后作好标记并整齐剪下这段纸带；然后再加挂一个相同钩码稳定后， 同样用纸带比量弹簧长度同样用纸带比量弹簧长度，作好标记并整齐剪下第二段纸带；总共加挂作好标记并整齐剪下第二段纸带；总共加挂 了三次了三次，剪下四条纸带剪下四条纸带。随后将纸带一端对齐随后将纸带一端对齐，整齐排列在一张坐标纸整齐排列在一张坐标纸 上上，如图所示如图所示。已知每个钩码的质量为已知每个钩码的质量为50 g，坐标纸最小方格的边长为坐标纸最小方格的边长为1 mm，当地重力加速度为当地重力加速度为9.8 m/s2。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (1)四条纸带的长度由长到短四条纸带的长度由长到短
33、 依次为依次为6.90 cm、_ cm、 5.70 cm、_ cm。 (2)弹簧的弹簧的原长原长 l0_ cm。 6.30 5.10 4.50 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (3)可以判断胡克定律可以判断胡克定律_(填填“成立成立”或或“不成立不成立”)，判断依据判断依据 是是 _ _。 (4)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k_ N/m。(计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字) 成立成立 弹簧增加相同的弹力弹簧增加相同的弹力，伸长的长度伸长的长度(形变量形变量)近似相等近似相等(或者连接四条或者连接四条 纸带右上角得到一条直线纸带右上角得到一条直线，说明弹簧力与形
34、变量成正比说明弹簧力与形变量成正比) 81.7 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (1)根据坐标纸最小方格的边长为根据坐标纸最小方格的边长为 1 mm 和已经给出的两个和已经给出的两个 数据，读出剩余纸带的长度分别为数据，读出剩余纸带的长度分别为 6.30 cm、5.10 cm。 (2)分析四条纸带的长度可知每多挂分析四条纸带的长度可知每多挂 50 g 的钩码， 弹簧伸长的长度大的钩码， 弹簧伸长的长度大 约为约为 0.60 cm，由，由(1)可知弹簧只挂可知弹簧只挂 50 g 钩码时，弹簧长度是钩码时，弹簧长度是 5.10 cm，故，故 弹簧原长弹簧原长 l05.1
35、0 cm0.60 cm4.50 cm。 (3)因为弹簧增加相同的弹力，伸长的长度因为弹簧增加相同的弹力，伸长的长度(形变量形变量)近似相等，故可近似相等，故可 以判断胡克定律成立。以判断胡克定律成立。 (4)根据胡克定律有根据胡克定律有 kF x 35010 3 9.8 6.905.10 10 2N/m81.7 N/m。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 3(2020 安徽黄山质检安徽黄山质检)某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关 系，做了如下实验：系，做了如下实验： 如图如图(甲甲)所示，将白纸固定在制图板上，所示，将白纸固定在制图板上，
36、橡皮筋一端固定在橡皮筋一端固定在 O 点， 另一端点， 另一端 A 系一小段轻绳系一小段轻绳 (带绳结带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上。；将制图板竖直固定在铁架台上。 将质量将质量 m100 g 的钩码挂在绳结上， 静止的钩码挂在绳结上， 静止 时描下橡皮筋下端点的位置时描下橡皮筋下端点的位置A0； 用水平力拉； 用水平力拉A点，点， 使使 A 点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置 A1；逐步增大水；逐步增大水 平力，重复平力，重复 5 次次 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 取下制取下制图板，量出图板，量出 A1，A2，
37、各点到各点到 O 的距离的距离 l1，l2，量出各量出各 次橡皮筋与次橡皮筋与 OA0之间的夹角之间的夹角 1，2，。 在坐标纸上作出在坐标纸上作出 1 cos l 的图像如图的图像如图(乙乙)。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 完成下列填空：完成下列填空： (1)已知重力加速度为已知重力加速度为g，当橡皮筋与当橡皮筋与OA0间的夹角为间的夹角为时时，橡皮筋所橡皮筋所 受的拉力大小为受的拉力大小为_(用用g，m，表示表示)。 (2)由图由图(乙乙)可得橡皮筋的劲度系数可得橡皮筋的劲度系数k_N/m，橡皮筋的橡皮筋的 原长原长l0_m。(g取取10 m/s2，结果保留两位有效数
38、字结果保留两位有效数字) 1.0102 0.21 mg cos 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 (1)橡皮筋拉力沿竖直方向的拉力大小等于钩码的重力，即橡皮筋拉力沿竖直方向的拉力大小等于钩码的重力，即 Tcos mg，T mg cos 。 。 (2)根据胡克定律得根据胡克定律得 Tk(ll0)， T mg cos ， 联立解得 ， 联立解得 1 cos k mgl kl0 mg， ， 图 线 斜 率 为图 线 斜 率 为 1.61 22.622.0 10 2m k mg k 0.110 N ， 解 得， 解 得k 1.0102N/m；延长图；延长图(乙乙)中的图线与中
39、的图线与 l 轴交点表示橡皮筋的原长，即轴交点表示橡皮筋的原长，即 l0 0.21 m。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 4(2020 辽宁沈阳东北育才学校一模辽宁沈阳东北育才学校一模)将两根自然长度相同、劲度系将两根自然长度相同、劲度系 数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧(记记 为为 A)劲度系数为劲度系数为 k1，原细弹簧，原细弹簧(记为记为 B)劲度系数为劲度系数为 k2、套成的新弹簧、套成的新弹簧(记记 为为 C)劲度系数为劲度系数为 k3，关于，关于 k1、k2、k3的大小关系，同
40、学们做出了如下猜的大小关系，同学们做出了如下猜 想：想： 甲同学：和电阻并联相似，可能是甲同学：和电阻并联相似，可能是 1 k3 1 k1 1 k2 乙同学：和电阻串联相似，乙同学：和电阻串联相似，可能是可能是 k3k1k2 丙同学：可能是丙同学：可能是 k3k 1 k2 2 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (1)为了验证猜想为了验证猜想，同学们设计了相应的实验同学们设计了相应的实验(装置见图甲装置见图甲)。 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 (2)简要实验步骤如下，请完成相应填空。简要实验步骤如下，请完成相应填空。 a弹簧弹簧 A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测
41、量弹簧悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧 A 的自然长度的自然长度 L0； b在弹簧在弹簧 A 的下端挂上钩码，记下钩码的个数，每个钩码的的下端挂上钩码，记下钩码的个数，每个钩码的 质量质量 m 和当地的重力加速度大小和当地的重力加速度大小 g， 并用刻度尺测量弹簧的长度， 并用刻度尺测量弹簧的长度 L1； c 由 由 F_计算弹簧的弹力， 由计算弹簧的弹力， 由 xL1L0计算弹簧的伸长量，计算弹簧的伸长量， 由由 kF x 计算弹簧的劲度系数；计算弹簧的劲度系数； d改变改变_，重复实验步骤，重复实验步骤 b、c，并求出弹簧，并求出弹簧 A 的劲度的劲度 系数的平均值系数的平均值 k1； n
42、mg 钩码的个数钩码的个数 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 e仅将弹簧分别换为仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤重复上述操作步骤，求出弹簧求出弹簧B、C的的 劲度系数的平均值劲度系数的平均值k2、k3，比较比较k1、k2、k3并得出结论并得出结论。 (3)图乙是实验得到的图线图乙是实验得到的图线，由此可以判断由此可以判断_同学的猜想正确同学的猜想正确。 乙乙 高考一轮总复习 物理 第二章 相互作用 返回导航 解析解析 本题考查弹簧串并联的等本题考查弹簧串并联的等效劲度系数。效劲度系数。 (2)根据共点力平衡可知，弹簧的弹力根据共点力平衡可知，弹簧的弹力 Fnmg；改变钩码的个数，；改变钩码的个数， 可获得多组数据求平均值。可获得多组数据求平均值。 (3)由图可知由图可知 k1kA2.5 0.1 N/m 25 N/m， k2kBF x 3.0 0.08 N/m 37.5 N/m， k3kC 5.0 0.08 N/m 62.5 N/m， 满足满足 k3k1k2，故乙同学猜想正确。，故乙同学猜想正确。 谢谢观看
