《2020高考物理總復(fù)習(xí) 教師用書 2-4實(shí)驗(yàn)二　探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理總復(fù)習(xí) 教師用書 2-4實(shí)驗(yàn)二　探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 必修1（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講　實(shí)驗(yàn)二　探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 注意事項(xiàng) 1．不要超過彈性限度：實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度． 2．盡量多測(cè)幾組：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)． 3．觀察所描點(diǎn)的走向：本實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道其規(guī)律，所以描點(diǎn)以后所作的曲線是試探性的，只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點(diǎn)． 4．統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位． 誤差分析 1．鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長度測(cè)量不準(zhǔn)確帶來誤差． 2．畫圖時(shí)描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來誤差. 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的

2、問題 【例1】 (1)在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是(　　)． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測(cè)得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D．用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等 (2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測(cè)出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力

3、的影響，最后畫出的圖線可能是(　　)． 解析　本題主要考查使用彈簧時(shí)應(yīng)注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系． (1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目，以改變對(duì)彈簧的拉力，來探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，所以選A、B. (2)考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長量x>0，所以選C. 答案　(1)AB (2)C 考查實(shí)驗(yàn)操作過程及數(shù)據(jù)處理 【例2】 以下是一位同學(xué)做“彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)下列的實(shí)驗(yàn)步驟是這位同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請(qǐng)你幫這位同學(xué)按操作的先后順序，用字母排列出來是__________

4、__________________________________________________________． A．以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連結(jié)起來 B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L0 C．將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D．依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼 E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式 F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 (2)這位同學(xué)探究

5、彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)在圖2－4－1中坐標(biāo)上已描出： 圖2－4－1 ①在圖中的坐標(biāo)上作出F－x圖線． ②寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x用cm作單位)：________________________________________________________________________. 解析　(1)本題考查探究彈簧彈力與形變關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，意在考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的識(shí)記、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、分析歸納能力．根據(jù)實(shí)驗(yàn)先后順序可知，實(shí)驗(yàn)步驟排列為CBDAEF. (2)②由圖象可得k＝＝0.43 N/cm，所以F＝0.43x(N)． 答案　(1)CBDAEF (2

6、)①如圖所示 ②F＝0.43x(N) 【例3】 在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2－4－2.所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長度． 圖2－4－2 (1)有一個(gè)同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在如坐標(biāo)圖2－4－3中，請(qǐng)作出FL圖線． 圖2－4－3 (2)由此圖線可得出的結(jié)論是_________________________________________________． 該彈簧的原長為L0＝_____

7、_cm，勁度系數(shù)k＝________________________N/m. (3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況，請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格．(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的具體數(shù)據(jù)) (4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較． 優(yōu)點(diǎn)在于：___________________________________________________________； 缺點(diǎn)在于：____________________________________________________________. 解析　(1)如圖 (2)在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長量成正比　10　25

8、 (3)如下表 次　數(shù) 1 2 3 4 5 6 彈力F/N 彈簧的長度 L/(×10－2 m) (4)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響　彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差 答案　見解析 1．在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，有如下一些步驟 A．在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，觀察指針?biāo)肝恢?，測(cè)出彈簧的伸長量x1 B．將彈簧固定懸掛在金屬橫桿上，將刻度尺豎直固定在彈簧旁，觀察彈簧指針?biāo)肝恢?，并記下該位? C．在坐標(biāo)紙上建立平面直角坐標(biāo)系，以F為縱坐標(biāo)、x為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)

9、據(jù)，選定兩坐標(biāo)軸適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 D．將各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面坐標(biāo)上進(jìn)行描點(diǎn)，觀察點(diǎn)的分布與走勢(shì)，用平滑曲線作出反映F和x對(duì)應(yīng)規(guī)律的圖象 E．將鐵架臺(tái)放在水平實(shí)驗(yàn)桌上，將金屬橫桿水平固定在鐵架臺(tái)上 F．給彈簧下端掛上兩個(gè)鉤碼、三個(gè)鉤碼……，分別觀察指針?biāo)傅奈恢?，測(cè)出對(duì)應(yīng)的伸長量x2、x3…… G．根據(jù)圖象和數(shù)據(jù)做出結(jié)論并整理儀器 實(shí)驗(yàn)中合理實(shí)驗(yàn)步驟排序?yàn)?　　)． A．EBAFCDG B．EBAFDCG C．EBFCADG D．EAFBCDG 答案　A 2．(2020·臨沂質(zhì)檢)如圖2－4－4甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連．當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或壓

10、力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象，如圖2－4－4乙所示．則下列判斷不正確的是(　　)． 圖2－4－4 A．彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B．彈力增加量與對(duì)應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比 C．該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D．該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變 解析　由題圖乙知，F(xiàn)－x是一個(gè)過原點(diǎn)的直線，k＝ N/m＝200 N/m，可知A錯(cuò)，B、C、D正確． 答案　A 3．(2020·安徽卷，21(1))為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼．實(shí)驗(yàn)測(cè)出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖2

11、－4－5中標(biāo)出．(g＝9.8 m/s2) 圖2－4－5 (1)作出m－l的關(guān)系圖線； (2)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. 答案　(1)如圖所示 (2)0.259(0.248～0.262) 4．如圖2－4－6(a)所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)． 圖2－4－6 (1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_____________________________________； (2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量(記錄)的物理量有_______________________________________

12、； (3)圖2－4－6(b)是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m.圖線不過原點(diǎn)的原因是________________________________． 解析　該實(shí)驗(yàn)探究的是彈力F和彈簧伸長量Δx的關(guān)系，故還需要測(cè)量長度的儀器即刻度尺．彈簧彈力由二力平衡得到：F＝nmg，需要記錄懸掛鉤碼個(gè)數(shù)；形變量為Δx＝l′－l0，故需要測(cè)量彈簧原長和彈力(外力)對(duì)應(yīng)的彈簧長度．F－x圖線的斜率表示勁度系數(shù)k＝＝200 N/m，圖線不過原點(diǎn)是由彈簧自身重力引起的． 答案　(1)刻度尺　(2)彈簧的原長、懸掛鉤碼個(gè)數(shù)以及與彈力(外力)對(duì)應(yīng)的彈簧

13、長度　(3)200　彈簧自身有重力 5．某同學(xué)在做探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了圖2－4－7所示的實(shí)驗(yàn)裝置．他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端，每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在下面的表中．(彈簧始終在彈性限度內(nèi)) 測(cè)量次序 1 2 3 4 5 6 彈簧彈力大小F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 彈簧總長x/cm 6 7.16 8.34 9.48 10.85 11.75 圖2－4－7　　　　　圖2－4－8 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖2－4－8的坐標(biāo)紙上已描出了前四次測(cè)量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長x之間的函數(shù)關(guān)系點(diǎn)，請(qǐng)把第5、6次測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描出來，并作出F－x圖線． (2)圖線跟x坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義是________________________________________________________________________． (3)該彈簧的勁度系數(shù)k＝________.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)圖線如右圖所示 (2)彈簧的原長 (3)42 N/m