高考物理一轮总复习实验2探究弹力和弹簧伸长的关系课件
高考物理一轮复习:实验【2】探究弹力和弹簧伸长的关系ppt课件

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实验基础 自主梳理
数据处理
1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长 量x为横坐标,用描点法作图.连接各点,得出弹力F随弹簧伸长 量x变化的图线. 2.以弹簧的伸长量为自变量,写出图线所代表的函数,并解释函 数表达式中常数的物理意义. 内容 误差分析
高实三验基物础理一轮复习
自主梳理
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
内容
考点一 实验原理及操作
考
点
考点二 数据处理及误差分析
考点三 创新实验探究
在本模块中,学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。 1.算法是数学及其应用的重要组成部分,是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展,算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用,并日益融入社会生活的许多方面,算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的, 比如线性方程组的求解、数列的求和等。具体来说,需要通过模仿、操作、探索,学习设计程序框图表达解决问题的过程,体会算法的基本思想和含义,理解算法的基本结构和基本算法语句,并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中,首先通过实例明确了算法的含义,然后结合具 体算法介绍了算法的三种基本结构:顺序、条件和循环,以及基本的 算法语句,最后集中介绍了辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题,力求表现算法的思想,培养学生的算法意识。2.现代社会是信息化的社会,人们面临形形色色的问题,把问题用数量化的形式表示,是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题,需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究 如何合理收集、整理、分析数据的学科,它可以为人们制定决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法,以及几种从样本数据中提取信息的统计方法,其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样 调查知识的基础上展开的,侧重点放在了介绍获得高质量样本的方法、 方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活中的统计数据,通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性,以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性,教科书通过一个著名的预测结果出错的案例,使学生体会抽样不是简 单的从总体中取出几个个体的问题,它关系到最后的统计分析结果是 否可靠。然后,通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分层抽样方法,介绍了简单随机抽样方法。最后,通过探究的方式,引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3.随机现象在日常生活中随处可见,概率是研究随机现象规律的学科,它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型,同时为 统计学的发展提供了理论基础。因此,统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中,学生将在义务教育阶段学习统计与概率的基础上,结合具体实例,学习概率的某些基本性质和简单的概率模型,加深对随机现象的理解,能通过实验、计算器(机)模拟估计 简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件 的定义,通过抛掷硬币的试验,观察正面朝上的次数和比例,引出了随机事件出现的频数和频率的定义,并且利用计算机模拟掷硬币试验,给出试验结果的统计表和直观的折线图,使学生观察到随着试验次数的增加,随机事件发生的频率稳定在某个常数附近,从而给出概率的统计定义 。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义, 并通过掷硬币和掷骰子的试验,引入古典概型,通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生(取整数值的)随机数的方法,以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义,通过抛掷硬币的试验,观察正面朝上的次数和 比例,引出了随机事件出现的频数和频率的定义,并且利用计算机模拟掷硬币试验,给出试验结果的统计表和直观的折线图,使学生观察到随着试验次数的增加,随机事件发生的频率稳定在某个常数附近,从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释 概率的意义,并通过掷硬币和掷骰子的试验,引入古典概型,通过转 盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生(取整数值的)随机数的方法,以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。
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课件

2019高考一轮总复习 • 物理
变式1 某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来,
在下端挂钩码,每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x,数据记录如下表所示.
钩码个数 0 1 2 3 4 5 6 7
弹力F/N 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
弹簧伸长
图9
解析 答案
2019高考一轮总复习 • 物理
变式3 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧 放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连.弹簧 处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图10所示.向左推小球,使弹簧压缩 一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算, 可求得弹簧被压缩后的弹性势能.
D.弹簧的压缩量Δx
E.弹簧原长l0
解析 答案
2019高考一轮总复习 • 物理
mgs2 (2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=__4_h__. 解析 由(1)的解析知 Ek=m4ghs2.
解析 答案
2019高考一轮总复习 • 物理
(3)图11中的直线是实验测量得到的s-Δx图线.从理论上可推出,如果h不变 .m增加,s-Δx图线的斜率会_减__小__(填“增大”、“减小”或“不变”):如 果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会_增__大__(填“增大”、“减小”或“不 变”).由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与Δx的__二__次方成正比.
的长度 0 2.00 3.98 6.02 7.97 9.95 11.80 13.50
x/cm
(1)根据表中数据在图4中作出F-x图线.
答案 如图所示
图4
(2)根据F-x图线可以求得弹簧的劲度系数为____ N/m5.0 (3)估测弹簧弹力为5 N时弹簧的弹性势能为_____ J. 0.25
高考物理一轮复习3:实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系优质课件

探 究
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹
簧测力计,当弹簧测力计上的示数如图丙所示时,
该弹簧的长度 x=______cm.
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实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系
(1)竖直 (2)4 50 (3)10
[解析] (1)由于是钩码的重力提供弹簧的拉力,所
考 以在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态.
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实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系
甲同学:既然是同一根弹簧截成的两段,那么 k1
=k2=k3.
乙同学:弹簧越短劲度系数越大,所以,k1<k2<k3.
丙同学:弹簧越长劲度系数越大,所以,k1>k2>k3.
考
(1)为了验证猜想,可以通过实验来完成.实验所
向 需的器材除铁架台外,还需要的器材有
互 动
甲
乙
丙
图 S22
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实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系
(1) 在 安 装 刻 度 尺 时 , 必 须 使 刻 度 尺 保 持
______状态.
(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小 F
Байду номын сангаас
考
向 与弹簧长度 x 的关系图线.由此图线可得该弹簧
互 动
的原长 x0=______cm,劲度系数 k=______N/m.
个 …… 钩 码 时 , 弹 簧 下 端 所 对 应 的 刻 度 L2 、 L3 、
L4……并将所得数据记录在表格中.
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实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系
实
验 溯 本
5 . 用 xn = Ln- L0 计 算 出 弹 簧 挂 1 个 、 2 个 、 3 个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 2-5实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系、探究求合力的方法课件

2.用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量 x,建 立坐标系,以纵坐标表示弹力大小 F,以横坐标表示弹簧的伸 长量 x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点, 用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力 大小与伸长量的关系. 三、实验器材 轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、重锤线、 坐标纸、三角板.
五、误差分析 1.用两个测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳和测力计不在 同一个平面内,这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作 图法得到的合力小. 2.结点 O 的位置和两个测力计的方向画得不准,造成作 图的误差. 3.两个分力的起始夹角 α 太大,如大于 120° ,再重做两 次实验,为保证结点 O 位置不变(即保证合力不变),则 α 变化 范围不大,因而测力计示数变化不显著,读数误差大. 4.作图比例不恰当造成作图误差.
7. 按照图中各点的分布与走向, 尝试作出一条平滑的曲线 (包括直线),所画的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意 使曲线两侧的点数大致相同. 8.以弹簧的伸长为自变量,写出曲线所代表的函数,首先 尝试一次函数,若不行,则考虑二次函数. 9.解释函数表达式中常数的物理意义.
五、数据处理 根据所测数据在坐标纸上描点,以弹力为纵坐标,以弹簧 伸长为横坐标.按照图中各点的分布与走向,尝试作一条平滑 的曲线(包括直线),如果所画的点不在同一条曲线上,那么应 该使曲线两边的点数大致相同. 根据图像形状, 利用数学知识, 写出以弹簧伸长为自变量,弹力为函数的函数关系式.理解函 数表达式中常数的物理意义. 本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系,在误差范 围内有 F=kx,其中 F 为弹力,x 是弹簧伸长量,k 是一个由 弹簧决定的物理量.
(3)图 b 是弹簧所受弹力 F 与弹簧伸长长度 x 的 F- 图线, x 由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原 因是_______________________________________________.
2022届高考物理一轮复习 第9讲 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系、两个互成角度的力的合成 课件

第九讲 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 实验:探究两个互成角度的力的合成规律实验二:探究弹簧弹力与形变量的关系一.实验原理弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力也就越大。
二.实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。
三.实验步骤(1)安装实验器材(如图所示)。
(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据。
(3)根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标。
(4)按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
(5)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数。
2、函数法弹力F 与弹簧伸长量x 满足F =kx 的关系。
四.数据处理3.图像分析法:作出F-Δx图像,如图2所示。
此图像是过坐标原点的一条直线,即F和Δx成正比关系。
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,使所作出的图图2像尽可能占满整个坐标图纸。
若弹簧原长较长,则横坐标的起点可以不从零开始。
(2)作图线时,尽可能使直线通过较多的点,不在直线上的点也要尽可能均匀分布在直线的两侧(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。
五.注意事项(1)不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过度拉伸,超过弹簧的弹性限度。
(2)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。
(3)观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。
(4)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。
高考物理一轮复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系课件

(4)砝码盘的质量为 m0,砝码的质量为 m,当挂上砝码盘时有
m0g=k(Lx-L0),当砝码盘中的砝码质量为 m 时,弹簧的长度为 Ln,
此时有 m0g+mg=k(Ln-L0),两式联立得 mg=k(Ln-Lx),即 k=
Lnm-gLx,由图像知图线的斜率为 k′=6102× ×1100- -32- -00 kg/m=0.50 kg/m,
代表符号
L3
L4
L5
L6
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表中有一个数值记录不规范,代表符号为________.由表可知 所用刻度尺的最小分度为________.
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横 轴是弹簧长度与________(填“L0”或“Lx”)的差值.
(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m;通过图和表可知 砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字,重力加速度取 9.8 m/s2).
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AB 解析:本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象,在弹 性限度内通过增减钩码的数目,以改变弹簧的拉力,来探究弹力与 弹簧伸长的关系,所以选项 A、B 正确;用直尺测得弹簧的长度不 是弹簧的伸长量,故选项 C 错误.只能用同一个弹簧,才能得出拉 力与伸长量之比相等,故选项 D 错误.
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解
析
:
(1)
弹
簧
的
劲
度
系
数
:
k
=
ΔF Δx
=
6-2 3.5-1.5
=
2N/cm
=
200N/m;
(2)由图示图象可知:mg=kx1, m=kgx1-2×100.5=0.1kg,
第二章第五章 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系—2021届(新课标版)高考物理一轮复习课件(共32张PPT)
◎ 考点二 实验数据处理与误差分析 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都 应在________(填“水平”或“竖直”)方向。
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧________时,长度记为 L0;弹簧下端挂上砝码盘时, 长度记为 Lx;在砝码盘中每次增加 10 g 砝码,弹簧长度依次记为 L1 至 L6,数据 如下表:
◎ 考点一 实验原理与操作 (2018·全国卷Ⅰ)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。
图(a)
图(b)
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/m(保留 3 位有效数字)。
【解析】 (1)为了准确测量弹簧的原长,并消除重力带来的影 响,应先将弹簧悬挂,再测原长,故 B、D 正确,A、C 错误;
(2)向上弯曲的原因是弹力超出了弹簧的弹性限度,注意该图像 中纵坐标为伸长量,横坐标为拉力,斜率的倒数为劲度系数,k 甲 =Fx甲甲=66.7 N/m,k 乙=Fk乙乙=200 N/m,由此可知甲的劲度系数小, 因此其制作的弹簧秤精确度高。
弹簧 长度
L0
Lx
L1
高三物理一轮复习实验2探究弹力和弹簧伸长的关系课件
考向二 实验数据处理与误差分析 典例2 (2012·广东高考)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系. (1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”).
A.弹簧产生的弹加量成正比 C.该弹簧的劲度系数是200 N/m D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变
【答案】 BCD
2.(2015·济南市高三模拟)某同学在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中,设计了如右图所示的实验装置,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在下面的表中.(弹簧始终在弹性限度内)
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”).
考向三 创新实验设计 典例3 (2015·南通高三质检)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0.25 m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内),如图甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变挂钩码的个数来改变l,作出Fl变化的图线如图乙所示.
(4)为完成该实验,设计的实验步骤如下: 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;
《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第二章相互作用实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系(40张)
弹簧总长/cm
弹簧伸长/cm
五、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。
原长。
(3)在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度l,
求出弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)。 (4)改变所挂钩码的数量,重复上述实验,要尽量多测几组
数据,将所测数据填写在下列表格中
记录表:弹簧原长l0=________ cm。 次数 内容 拉力F/N 1 2 3 4 5 6
一、实验目的
(1)探究弹力和弹簧伸长量的关系。 (2)学会利用图象法处理实验数据,探究物理规律。 二、实验原理 (1)如图实-2-1所示,弹簧在下端悬挂钩码 时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的 重力大小相等。
图实-2-1
(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,
建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表 示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x、 F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的 图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
该弹簧的原长为L0=______ cm,劲度系数k=______
N/m。
(3)试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一 个记录实验数据的表格。(不必填写其实验测得的具体数 据) [解析] (1)如图实-2-12所示
图实-2-12
(2)由图线可得出的结论:在弹性限度内,弹力和弹
簧的伸长量成正比。弹簧的原长为10 cm,劲度系数k= 25 N/m。 (3)如下表所示 次数 弹力F/N 弹簧的长度 L/(10-2m ) [答案] 见解析 1 2 3 4 5 6
广东省佛山市顺德区第一中学2021届高考物理一轮复习考点强化:实验二探究弹力和弹簧伸长的关系课件
表中有一个数值记录不规范,代表符号为___L_3__。
由表可知所用刻度尺的最小分度为__1_m__m___。
(3)图10是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的
质量,横轴是弹簧长度与__L_x_的差值(填“L0”或“Lx”)。 (4)由图可知弹簧的劲度系数为_4_._9__N/m;通过图和
表可知砝码盘的质量为__1_0_____g。(结果保留两位
实验基础梳理
二、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,可发现在实验误差允许的范围 内,弹力与弹簧伸长量的比值不变。 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。, 注意事项 (1)不要超过弹性限度 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。 (2)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。 (3)观察所描点的走向 不要画折线。 (4)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。
解析 ①应使尽量多的点在 同一直线上. ② 得 答(画 的1由 案k)出 点要=胡的 ,让ΔΔ克 ①直 要Fx尽定 如 .线 尽可审律 图上 可能题; 能所多视F不 均=的示 点在 匀点kx直 分分,线 布布上 在在
直线两侧;偏离直线较远的
注意画 点舍去.
线方法 (2)由F=kx求k.
②0.259(0.248~0.262)
弹簧轴线和刻度尺都应在___竖__直___方向(填“水平”或“竖直”)。
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧___静__止___时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度
记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g 砝码,弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表:
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值在误差允许范围内是相等的. • (2)图象法 • 以弹簧伸长量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描出F,x各组数据相应的点,
作出的拟合曲线,是一条过坐标原点的直线. • 2.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.
• (3)图上的连线不一定通过所有的数据点,而应尽量使数据 点合理地分布在线的两侧.
• (4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,即“化 曲为直”.
• 例1 (2017届湖南永州检测)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹 簧长度L的关系实验时得到如图甲所示的F-L图象.由图象 可知:弹簧原长L0=________cm,求得弹簧的劲度系数k= __________N/m.
甲
乙
• A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 • B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比 • C.该弹簧的劲度系数是200 N/m • D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变 • 【答案】BCD
________cm.
甲
乙
• 【答案】70 2.10
【解析】由图可知,当钩码增至 3 个时,弹力增大 mg,而弹簧的长度伸长 0.7 cm,则由平衡关系可知,mg=kx,解得劲度系数 k=mxg=70 N/m;对 3 个钩码由 3mg=kx1;解得 x1=2.10 cm.
•模拟精选 ·组合专练
练 1 (2017 届湖南岳阳检测)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,k 的值与橡皮筋的原长 L、横截面积 S 有关,理论与实
验都证明 k=YLS,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)在国际单位中,杨氏模量 Y 的单位应为________;
• 【答案】(1)竖直 (2)4 50 (3)10
【解析】(1)悬挂重物后,弹簧沿竖直方向伸长,要测量弹簧沿竖直方向上的 伸长量,刻度尺当然要保持竖直状态.
(2)如果以弹簧长度 x 为横坐标,弹力大小 F 为纵坐标,作出 F-x 图象,那么 图象与横轴的截距表示弹簧的原长,图象的斜率表示弹簧的劲度系数,所以根据图 象可知,该弹簧的原长 x0=4 cm,劲度系数 k=ΔΔFx=50 N/m.
弹么簧?的原长L0是弹力多大时的弹簧长度?(3)图象直线部分的斜率表示什 • 【答案】(1)见解析 (2)5 20 (3)见解析
• 【解析】(1)用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示.
• (L20)=弹5簧×1的0-原2长m=L0即5 c为m弹. 力为零时弹簧的长度,由图象可知, • 劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20 N/m.
算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹 力的大小,将所得数据填入表格.
• (2)根据所测数据在坐标纸上描点,以弹簧弹力为纵坐标, 以弹簧的伸长量为横坐标.
•(3)按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线 (包括直线).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大致相同.
(3)弹簧测力计的读数表示弹力的大小,即 F=3 N,所以该弹簧的长度 x=x0 +Fk=10 cm.
• 热点题组二 实验拓展与创新
• 3.(多选)(2017年长春模拟)如图甲所示,一个弹簧一端固定 在传感器上,传感器与计算机相连.当对弹簧施加变化的作 用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产 生的弹力大小的关系图象,如图乙所示.则下列判断正确的 是( )
甲
• (2)如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G=1 N),使(1) 中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图,则指针所指刻度 尺示数为____________cm.由此可推测图中所挂钩码的个数 为__________个.
乙
• 思路剖析:(1)弹簧处于自然状态,由图知原长是多 少?(2)F-L图象中图线的斜率代表什么?(3)由图 可知,该刻度尺的读数为多少?弹簧被压缩多少? 弹簧受到的弹力是多大?
• 【答案】(1)D (2)5×102 (3)5.0×107 N/m2
【解析】(1)由 k=YLS可知 Y=kSL=FSLx;故 Y 的单位为 N/m2,故 D 项正确. (2)图象中直线部分符合胡克定律,则 k=01.002 N/m=5×102 N/m. (3)根据表达式 k=YLS得 Y=kSL=510×0×100-.61 N/m2=5.0×107 N/m2.
甲
乙
丙
• (1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持__________状态.
• (2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的 关度系系图数象k=.__由__此__图__象N可/m得. 该弹簧的原长x0=________cm,劲
• (3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计,当 弹簧测力计上的示数如图丙所示时,该弹簧的长度x= ________cm.
• (3)弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹 簧原来的长度进行计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间 的定量关系.即寻求F=kx的关系.
• 2.实验器材
• 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸.
• 3.实验步骤
• (1)如图所示,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架 台的横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上, 并用重垂线检查刻度尺是否竖直.
• 例2 (2017届安徽马鞍山检测)在“探究弹力和弹簧伸长的 关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如 图.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了水平向右恒 定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将 5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长 度.
• (1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图 中,请作出F-L图线.
•
A
B
C
D
• 【答案】(1)B (2)C
• 【解析】(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象,在 弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力,以探 索弹力与弹簧伸长的关系,并且拉力和重力平衡.
• (2)由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的 伸长量x>0,所以选C.
• 2.(2017年太原模拟)某同学利用如图甲所示装置做“探究 弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.
• 3.注意事项
• (1)每次增减钩码测量有关长度时,均需保证弹簧及钩码不上下振动而处 于静止状态.否则,弹簧弹力有可能与钩码重力不相等.
• (2)弹簧下端增加钩码时,注意不要超过弹簧的弹性限度.
• (的3)不测同量,有明关确长三度者时之,间应的区关别系弹.簧原长l0,实际总长l及伸长量x三者之间
• 【答案】(1)3.0 200 (2)1.50 3
【解析】(1)当弹簧弹力为零,弹簧处于自然状态,由图知原长为 L0=3.0 cm 由 F=kx,知图线的斜率为弹簧的劲度系数,即 k=9.102--30.0 N/cm=2 N/cm=
200 N/m. (2)由图可知,该刻度尺的读数为 L=1.50 cm 可知弹簧被压缩 Δx=L0-L=(3.0-1.50) cm=1.5 cm 弹簧的弹力 F=kΔx=200×1.5×10-2 N=3 N 已知每个钩码重 G=1 N,可推测图乙中所挂钩码的个数为 3 个.
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
•实验要求
• 1.实验原理
• (1)弹簧受力会发生形变,形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧的方 向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数 值上是相等的.(注:弹簧质量不计)
• (2)用悬挂法测量弹簧的弹力,运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的 钩码的重力相等.
A.N
B.m
C.N/m
D.N/m2
• (2)某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据,作出了外力F 与伸长量x之间的关系图象如图所示,由图象可求得该橡皮 筋的劲度系数k=______N/m;
• (3)若橡皮条的原长为10.0 cm,横截面积为1.0 mm2,则该橡 皮筋的杨氏模量Y的大小是_________(只填数字,单位取(1) 中的正确单位,结果保留2位有效数字).
• (2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=________cm,劲度系数k= ________ N/m.
• (3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较. • 优点在于:__________________________________________________. • 缺点在于:____________________________________________________. • 思路剖析:(1)数据描点在坐标图中,作F-L图线应注意什么问题?(2)
•考点2 实验的改进与创新
• 1.建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的量值要适当,不 可过大,也不可过小.描线的原则是,尽量使各点落在描画出的线上, 少数点分布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线.记录 数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.
• 2.本实验的系统误差来自弹簧的重力,所以改进实验的思路应该是尽 可能减小弹簧自重的影响.一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的滑轮, 在水平方向做实验.另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧,通过减 小读数的相对误差来提高实验的精确度.
• 热点题组一 实验操作、数据处理
• 1.(2017年岳阳模拟)(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,以 下说法正确的是( )
• A.弹簧被拉伸时,所挂钩码越多,误差越小
• B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处 于平衡状态
• C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
• D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长 量之比相等