第三章力实验专题卷解析

1、实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、自主预习实验目的1. 探究弹力和弹簧伸长的定量关系.2. 学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系.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.3. 弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以山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.实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐

2、标纸.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，在幕近弹簧处将刻度尺（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.2. 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度A）,即弹簧的原长.3. 在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度/,求出弹簧的伸长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，要尽量多测儿组数据，将所测数据填写在下列表格 中.记录表：弹簧原长/o=cm.次数 内容123456拉力F/N弹簧总长/cm弹簧伸长/cm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

3、长量x为横坐标,用描点法作图.连 接各点，得岀弹力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，写出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑 二次函数.3. 得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.误差分析1. 钩码标值不准确和弹簧自身的重力造成系统误差.2. 弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差.注意事项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.要注意观察，适可而止.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.3. 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，以免增大误

4、差.4. 描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线 的两侧.5. 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.6. 坐标轴的标度要适中.拓展创新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：1. 一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的横杆，在水平方向做实验.2. 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.3. 利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相 连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，讣算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图 象.甲

5、乙二、自测练习题组一实验原理和实验操作的考查1. 如图屮所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等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：图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，山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A)；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

6、. 依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，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：.题组二对实验数据的处理的考查2 .(2012-高考广东卷)某同学探究弹力和弹簧伸长量的关系.(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”).(2) 弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为Ao；弹簧下端挂上祛码盘时，长度记为厶：代表符

7、号LoLxLi厶3LiLsL.数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30山表可知所在舷码盘中每次增加10 g祛码，弹簧长度依次记为乙至厶，数据如下表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为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，纵轴是眩码的质量，横轴是弹簧长度与的差值(填“b”或“厶”).(4) 山图可知弹簧的劲度系数为N/m：通过图和表可知祛码盘的质量为g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2).题组三创新实验3. 在“探究弹簧伸长量与弹力的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中, 实验装置如图所示.所用的每个钩

8、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.LIJku nJ LIJLJ J UJIMLJ X1.4 JJ JI LIU4 UuLU IU KIU4 U| JU 4 MULuiJbL'J-JlJlctor3D jOIC 10Czr i-i r r t lr rLr y crcorI:O3C IOcr in rir r r rinm t r-i r n厂r riiC Tr賈cr i-i r11 Tlriin -r r-1 r rt厂2 二QI*a oic Xu匚rm riyzm t r-1

9、t Mrt-M r11 M-M-f-1 f MLcorO I»1 EQ :OIC IOC1-4IX i-F/N10 15 20 25 302m2.52.01.51.00.5(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厶图线.由此图线可得出的结论是.该弹簧的原长为厶)=cm,劲度系数斤=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：三、课后训练1. （2014-哈师大附中、东北师大附中、辽宇省实验中学联考）一同学

10、在某次实验中测量一物体 长度，记录结果为1.240cm，则该同学所使用的测量工具可能为（）A. 最小刻度为毫米的刻度尺B. 10分度的游标卡尺C. 50分度的游标卡尺D. 螺旋测微器2. （2014-厦门模拟）如图所示，一个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形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象（如图乙）.则下列判断正确的是（）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/mD. 该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变'I'1-:20/10/

11、0/-10-5/51015m1020乙3. 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，不能超出它的弹性限度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. 用儿个不同的弹簧，分别测出儿组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等4. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长， 用直尺测出弹簧的原长厶），再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度厶，把 厶一厶）作为弹簧的伸长量x，这样操作，山于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的（）

12、kABF05. （2014-天水一中高三模拟）用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端3用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为1 mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中"虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中c虚线所示，已知每个钩码质量为50 g,重力加速度 = 9.8 iWs2,则被测弹簧的劲度系数为N/m,挂三个钩码时弹簧的形变量为cm.P7N° 4 8 12 16 m6 某同学利用如图屮所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长 度的关系”的实验.(1) 在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持状态.(2) 他通过实

13、验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图象.山此图象可得该弹簧的原长xo=cm,劲度系数k=N/m.(3) 他乂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cm.实验三验证力的平行四边形定则一、自主预习实验目的1. 验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则.2. 培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力.实验原理等效思想：使一个力F的作用效果和两个力鬥和用的作用效果相同，就是使同一条一端固定 的橡皮条伸长到同一点O,即伸长量相同，所以F为门和鬥的合力，作出力F的图示，再根 据平行四边形定则作出力鬥和鬥的合力F的图示，比较F、F在实验误

14、差允许的范围内是否 大小相等、方向相同.实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉、铅笔. 实验步骤1. 用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.2. 用图钉把橡皮条的一端固定在4点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套. 3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸 长到某一位置O.用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹 簧测力计的读数.注意在使用弹簧测力计的时候，要使它的弹簧与木板 平面平行.4. 用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只 弹簧测力计的拉力尺和尺的图示，以尺和鬥为邻边利用

15、刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示.5只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O读出弹簧测力计的示数， 记下细绳的方向，按同一标度作岀这个力F的图示.6.比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内看它 们是否相等.7改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验.误差分析1. 弹簧测力计本身的误差.2. 读数误差和作图误差.减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力讣并调整好零刻度；弹簧测力计数据在允许的情况 下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录.减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定平行.两

16、个分力鬥、尸2间的夹角越大，用平行 四边形作出的合力F的误差&F就越大，所以实验中不要把Fi、F2间的夹角取得太大，在60。 90。之间为宜.注意事项1. 在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同.2. 用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60。 90。之间为宜.3. 读数时应注意使弹簧测力讣与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上, 避免弹簧测力讣的外壳和弹簧测力讣的限位孔之间有摩擦.读数时眼睛要正视弹簧测力讣的刻 度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些.4. 细绳套应适当长一些，便于确定力的方向

17、.不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套 末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向.5. 在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图 示稍大一些.拓展创新1. 拉力在水平面内改为在竖直平面内做实验，更容易使弹簧拉力在同一平面内.2. 弹簧测力讣用力传感器取代，可避免摩擦的影响，使读数更方便、精确.二、自测练习题组一对实验原理和方法的考查I .“验证力的平行四边形定则”的实验如图屮所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图.(1) 图乙中的是力尺和局的合力的

18、理论值: | m , | &是力Fi和Fi的合力的实际测量值.(2) 在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：(填“变”或，不变”).(3) 本实验釆用的科学方法是.A. 理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B. 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一 端系着绳套；C. 用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位 置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D

19、. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四 边形定则求出合力F：E. 只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳 的方向，按同一标度作出这个力F的图示；F. 比较F和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论.上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是和: 遗漏的内容分别是和.题组二对实验数据处理的考查2. 将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、 最小刻度为0.1 N的弹簧测力讣，沿着两个不同的方向拉弹簧测力讣，当橡皮筋的活动端拉到 O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示.这时弹簧测力

20、计的读数可从图中读出.(1) 由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为N和N.(2) 在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力. 题组三创新实验3 .如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解.A、B为两个相同 的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负.A连接质量不 计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动，通过光滑钱链连接长0.3 m的杆.将细 绳连接在杆右端O点构成支架.保持杆在水平方向，按如下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角ZAOB=6 对两个传感器进行调零 用列一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数Fi1.

21、0010.580.1.002 Fi-0.868-0.291.0.865030°60° 150° （1）根据表格，A传感器对应的是表中力 取下钩码，移动传感器A改变0角 重复上述实验步骤，得到表格.kg（保留1位有效数字）.（2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是A. 因为事先忘记调零B. 何时调零对实验结果没有影响C. 为了消除横杆自身重力对结果的影响D. 可以完全消除实验的误差 三、课后训练1. 在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，则下列说法中正确的是（）A. 同一

22、次实验中，0点位置不允许变动B. 实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C. 实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两只弹簧测力计之间的夹角必须取90。D. 实验中，要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一只弹簧测 力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点2. 某同学利用如图所示的装置探究共点力合成的规律，图中GE是橡皮条，图甲表示用两个 互成角度的拉力牵拉橡皮条，图乙表示用一个拉力牵拉橡皮条，图中所挂钩码数和滑轮的位置可自111调节，下列说法正确的是（）A. 图屮中两个拉力的方向必须相互垂直B. 甲、乙两图中，橡皮条拉伸方向EO必须水平C. 甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置OD. 图屮中实验完成后，可更换橡皮条，继续进行图乙中实验3在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条, 另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.（1）实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是（填字母代号）.A. 将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是(填字母代号).A. 两细绳必须等长B.