搜索
相互作用第二章实验2探究弹簧形变与弹力的关系01主干回顾·强化根基◎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．◎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．02核心考点·探究突破考点一教材原型实验题型1实验原理与实验操作[例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7.73cm；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Δl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Δl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)题图甲示数为7.73cm，题图乙示数为14.66cm，弹簧的伸长量Δl＝(14.66－7.73)cm＝6.93cm．(2)逐一增挂钩码，弹簧的伸长量逐渐地增大，不会出现超过弹性限度的情况，选项A正确．(3)当超过弹簧的弹性限度时，弹力与弹簧伸长量不再成正比．答案(1)6.93(6.92～6.94)(2)A(3)超过弹簧的弹性限度题型2数据处理及误差分析[例2](2019·东北三省四市模拟)在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小张同学用如图甲所示的实验装置进行实验．将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上钩码，通过改变钩码的个数，记录钩码的质量m和弹簧上指针在刻度尺上的读数x．(1)小张同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x－m图象如图乙所示，由图象可求得该弹簧的劲度系数k＝______N/m(当地的重力加速度g＝9.8m/s2，结果保留三位有效数字)．(2)在本次实验中，考虑到弹簧自身有重量，测得弹簧劲度系数k的值与真实值相比较________(填“偏大”“偏小”或“没有影响”)．答案(1)73.5(73.0～74.0均可)(2)没有影响解析(1)由胡克定律mg＝k(x－x0)，变化为x＝gkm＋x0．图乙所示的x－m图象的斜率等于gk，由x－m图象可得k＝73.5N/m．(2)弹簧自身重力不影响x－m图象的斜率，对弹簧劲度系数的测量没有影响．考点二实验拓展与创新题型1数据处理的创新[例3]如图甲所示，一根弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．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的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图乙所示．则下列判断不正确的是()甲乙A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是200N/mD．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变A解析：由题图乙知，F－x图象是一个过原点的直线，可求得弹簧的劲度系数k＝200.1N/m＝200N/m，可知选项A符合题意，选项B、C、D不符合题意．题型2实验方案的改进[例4]在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，实验装置如图所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．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组数据描点在坐标纸(图)上，请作出F－L图线．(2)由此图线可得出该弹簧的原长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)．______________________________(4)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_____________________________________________________________________________________．解析(1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示：(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2m＝5cm．劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20N/m．答案(1)见解析图(2)520(3)记录数据的表格如下表：次数123456弹力F/N弹簧的长度L/(×10－2m)(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验误差