2021高考物理一轮复习-第2章-相互作用-实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系教案.doc
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1、2021高考物理一轮复习 第2章 相互作用 实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系教案2021高考物理一轮复习 第2章 相互作用 实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系教案年级:姓名:- 10 -实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系 注意事项1对钩码的要求(1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确。2测量与记录数据(1)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量。(2)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。3画图象描点画线时,注意一定要使尽可能多的点落在线上,其余各点均匀分布在线的
2、两侧。 误差分析1弹簧测力计本身不够准确造成系统误差。2弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差。考点一教材原型实验实验原理与操作如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个质量均为m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)为完成实验,还需要的实验器材有:_。(2)实验中需要测量的物理量有: _。(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m。图线不过原点是由于_。(4)为完成该实验,设计实验步骤如下:A以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0;C将铁架台固定于桌
3、子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;E以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;F解释函数表达式中常数的物理意义;G整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:_。解析:(1)需要测量弹簧的长度,所以需刻度尺。(2)由Fkx可知需测量弹簧原长,弹簧所受的力(钩码个数)和弹簧伸长后对应的长度。(3)横坐标不是从零开始k200 N/m,图线不过原点是由于弹簧本身有重力。答案:(1)刻度尺(2)弹簧
4、原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)(3)200弹簧有自重(4)CBDAEFG变式1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_(填选项前的字母)A逐一增挂钩码,记下每增加一个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,
5、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)由题图乙知,读数为14.66 cm,所以弹簧伸长(14.667.73) cm6.93 cm;(2)若随意增减砝码,会作图不方便,有可能会超出弹簧形变范围,所以应逐一增挂钩码,选项A正确。(3)由题图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系,是因为钩码重力超过弹簧弹力范围。答案:(1)6.93(2)A(3)钩码重力超过弹簧弹力范围实验数据处理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线。2列表法:将实验数据填入表中,研究测量的数据,可发现在
6、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。(2018全国卷22)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为_cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为_N
7、/m(保留3位有效数字)。解析:标尺的游标为20分度,精确度为0.05 mm,游标的第15个刻度与主尺刻度对齐,则读数为37 mm150.05 mm37.75 mm3.775 cm。弹簧形变量x(3.7751.950)cm1.825 cm,砝码平衡时,mgkx,所以劲度系数k N/m53.7 N/m。(保留3位有效数字)答案:3.77553.7变式2某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时,将轻质弹簧竖直悬挂,弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x,实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示,取g10 m/s2
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