高三物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件

基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 精典考題例析例1(2015四川卷)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1，如圖1所示，圖2是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺 (最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1_cm.在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度分別是l2、l3、l4、l5.已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量是50 g，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧彈力F2_N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s 2)要得到彈簧伸長(zhǎng)量x，還需要測(cè)量的是_作出F-x曲線，得到彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 精典考題例析解 析 ：彈簧秤上的刻度為十分度，所以要讀到最小刻度的下一位，即以cm為單位小數(shù)點(diǎn)后面應(yīng)該有兩位小數(shù)；掛兩個(gè)砝碼時(shí)拉力等于重力，所以F22mg0.98 N，題中測(cè)得的長(zhǎng)度為彈簧的長(zhǎng)度，要想表示彈簧的形變量，則還需要測(cè)彈簧的原長(zhǎng)答 案 ： 25.850.98彈簧原長(zhǎng) 精典考題例析例2(2015福建卷)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量l為_(kāi)cm； 精典考題例析本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是_；(填選項(xiàng)前的字母)A逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重B隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量l與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_ 精典考題例析 解 析 ：圖乙中讀數(shù)為14.66 cm，因此彈簧的伸長(zhǎng)l14.66 cm7.73 cm6.93 cm；為了能通過(guò)圖像反映彈簧伸長(zhǎng)與所加拉力的關(guān)系，所加拉力應(yīng)逐漸變化，不能隨意地增大，選A；圖丙中圖線AB段明顯彎曲突變，說(shuō)明AB段不再遵守胡克定律，超出了彈簧的彈性限度答 案 ：6.93A超出彈簧的彈性限度 速效提升訓(xùn)練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(lái)，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(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖上標(biāo)出(g9.8 m/s2)(1)作出ml的關(guān)系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi) N/m. 解 析 ： (1)畫(huà)一條斜線，使圖中所有點(diǎn)都大致在這條斜線附近，如圖所示 速效提升訓(xùn)練 代表符號(hào)L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6數(shù)值/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 2某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系.(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤(pán)中每次增加10 g砝碼彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6，數(shù)據(jù)如下表：表中有1個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi) 速效提升訓(xùn)練(3)如圖所示是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖象，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與_的差值(填“L 0”或“Lx”)(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi) g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2) 解 析 ： (1)彈簧受砝碼盤(pán)和砝碼豎直方向的拉力，所以測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度時(shí)，為減小誤差，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在豎直方向(2)只有當(dāng)彈簧穩(wěn)定時(shí)，刻度尺讀數(shù)才準(zhǔn)確，題中數(shù)據(jù)L3只保留了小數(shù)點(diǎn)后1位，應(yīng)與其他數(shù)據(jù)保持一致，保留2位，所以L3記錄不規(guī)范數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后的第1位為精確值，第2位為估讀值，所以刻度尺的最小分度為1 mm.(3)根據(jù)胡克定律可知Fmgkx，即新增加砝碼的質(zhì)量m(或重力mg)應(yīng)與引起的相應(yīng)形變量x成正比，也與題圖相符合，所以xLLx.(4)題圖m-x圖象中，圖象的斜率為k/g0.5，即彈簧的勁度系數(shù)k4.9 N/m.砝碼盤(pán)的質(zhì)量m 0滿足m0gk(LxL0)，代入數(shù)據(jù)解得m010 g.答 案 ： (1)豎直(2)穩(wěn)定L31 mm(3)Lx(4)4.910 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練解析：（1）刻度尺分度值為1毫米，讀數(shù)應(yīng)估讀到毫米下一位，故指針的示數(shù)為16.00cm.（2）當(dāng)A彈簧的彈力為F A1=0.50N、FA2=1.00N、FA3=1.50N、FA4=2.00N時(shí)，彈簧長(zhǎng)度LA1=0.50cm、LA2=19.71cm、LA3=23.66cm、LA4=27.76cm，根據(jù)F=kx得k1=12.50N/m、k2=12.66N/m、k3=12.20N/m，所以彈簧的勁度系數(shù)k= 3 321 kkk =12.45N/m.根據(jù)表1可以計(jì)算出彈簧每次的伸長(zhǎng)量x，也可以根據(jù)F=kx計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)（勁度系數(shù)的計(jì)算也 可以通過(guò)做F-x圖象處理，圖象的斜率即等于彈簧的勁度系數(shù)）.答案：(1)16.00(有效數(shù)字位數(shù)正確，15.9616.05均可)(2)12.45(12.2012.80均可)能 速效提升訓(xùn)練 砝碼質(zhì)量/g 50 100 150彈簧長(zhǎng)度/cm 8.62 7.63 6.66 5(2014廣東卷)某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系.(1)如圖甲，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái)，在上端的托盤(pán)中依次增加砝碼，測(cè)量相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_N/m(g取9.80 m/s2) (2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示；調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小_(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙由圖可知，v與x成_關(guān)系由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧，彈性勢(shì)能與彈簧的_成正比 速效提升訓(xùn)練6.(2014全國(guó)新課標(biāo)卷)某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度(圈數(shù))的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)裝置如圖a所示：一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸掛，7個(gè)指針P 0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0、10、20、30、40、50、60圈處；通過(guò)旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P 0指向0刻度.設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí)，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時(shí)，各指針的位置記為x.測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，重力加速度取9.80m/s2).已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)為60，整個(gè)彈簧的自由長(zhǎng)度為11.88 cm. 速效提升訓(xùn)練(1)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整：；. (2)以n為橫坐標(biāo)，k1為縱坐標(biāo)，在圖b給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出k1 n圖象. 速效提升訓(xùn)練(3）圖b中畫(huà)出的直線可近似認(rèn)為通過(guò)原點(diǎn).若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為kN/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為kN/m.解析：(1)kxmg210)06.426.5( 80.9100.0 N/m81.7N/m； 7.8111 k m/N0.0122m/N.(2)k1 n圖象如圖所示： 速效提升訓(xùn)練(3)由作出的圖象可知直線的斜率為5.7010-4N/m，故直線方程滿足k15.7010 -4nm/N，即kn 31075.1 N/m(在n 31067.1 n 31083.1 之間均正確);由于60圈彈簧的原長(zhǎng)為11.88 cm，則n圈彈簧的原長(zhǎng)滿足20 1088.11 60 ln，代入數(shù)值，得k 047.3l (在031.3l 062.3l之間均正確).答案：(1)81.70.0122(2)見(jiàn)解析(3)n 31075.1 (在n 31067.1 n 31083.1 之間均可)047.3l (在031.3l 062.3l之間均可)