高中物理实验专题( 一力学实验-)

1、高中物理实验专题一、力学试验虢镇中学付仓书实验一 匀变速直线运动的探究专题一 匀变速直线运动的探究一、实验目的一、实验目的1 1练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动2 2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法3 3能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度二、实验原理二、实验原理1 1理论基础理论基础 沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分别为别为v1、v2、v3、，若，若v2-v1

2、=v3-v2=v4-v3=，则说明，则说明该物体在相等时该物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明该物体在做匀变速直线运动；间内速度的增量相等，由此说明该物体在做匀变速直线运动；11tvtva2打点计时器的工作原理：打点计时器的工作原理： (1)作用：计时仪器，每隔作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点打一次点工作条件工作条件电磁打点计时器：电磁打点计时器：46v交流电交流电电火花打点计时器：电火花打点计时器：200v交流电交流电 (3)纸带上点的意义：纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置（记录了时间和表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置（记录了时间和位位移）移）通过研究纸带

3、上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况 设相邻两点之间的位移为设相邻两点之间的位移为S1、S2、S3 (1)若如若如S2-S1=S3-S2=Sn-Sn-1=0则物体做匀速直线运动则物体做匀速直线运动 (2)若如若如S2-S1=S3-S2=Sn-Sn-10，则物体做变速直线运动，则物体做变速直线运动2122334143)()()(aTssssssss236253aTssss3求物体加速度的方法和速度 (1)逐差法 如图实-1-1所示，相邻两计数点间的距离分别为S1、S2、S3、S6两计数点间的时间间隔为T，根据s=aT2 同理如即为所求物体运

4、动的加速度526341123222,333SSSSSSaaaTTT1236543212()()39aaaSSSSSSaT求出在算出平均值(2)V-t(2)V-t图象法图象法根据根据: : ，求出各个记数点的瞬时速度，再作出，求出各个记数点的瞬时速度，再作出v-tv-t图图像，其斜率表示加速度。像，其斜率表示加速度。 vvt2vvt2（2 2）平均速度法求速度）平均速度法求速度求各点的瞬时速度求各点的瞬时速度11-1-12nnnSSvT即，如图实所示。三、实验器材三、实验器材 电磁打点计时器或电火花计时器、一端附有定滑轮的长木电磁打点计时器或电火花计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、刻度

5、尺、导线、电源、垫片等板、小车、纸带、刻度尺、导线、电源、垫片等 四、实验步骤与数据处理四、实验步骤与数据处理1如图实如图实-1-2所示，把原来放于水平桌面上的长木板一端垫所示，把原来放于水平桌面上的长木板一端垫起，把打点计时器固定在木板被垫起的那一端，连接好电起，把打点计时器固定在木板被垫起的那一端，连接好电路让平整的纸带穿过打点计时器的限位孔把纸带的一端固路让平整的纸带穿过打点计时器的限位孔把纸带的一端固定在小车后面定在小车后面2用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处先接通电用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处先接通电源。再放开小车小车在拖着纸带运动的同时，打点计时器源。再放开小车小

6、车在拖着纸带运动的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点断开电源，取下纸带；更换新就在纸带上打下一系列的点断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验三次纸带，重复实验三次3从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，为了测较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点（每隔四个点）的时间作为时间的单单位，而用每打五次点（每隔四个点）的时间作为时间的单位，就是位，就是

7、T=0.02S 5=0.1S，在选好的开始点下标明，在选好的开始点下标明A，依次，依次标为标为B、C、D、E叫做计数点叫做计数点4 4用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离S S1 1、S S2 2、S S3 3、S S4 4、S S、5 5S S6 6并填入下表中。并填入下表中。5 5比较各段的加速度是否相等，得出结论，即小车沿斜面的下滑是否可比较各段的加速度是否相等，得出结论，即小车沿斜面的下滑是否可以看成匀变速直线运动。以看成匀变速直线运动。6根据实验原理中所讲的方法，计算小车的加速度或根据根据实验原理中所讲的方法，计算小车的加速度或根据

8、 v-t图象求出图象求出小车的加速度小车的加速度 分分 段段第第1段段第第2段段第第3段段第第4段段第第5段段第第6段段时间时间t/s 各段位移各段位移s/m 平均速度平均速度v:m/s 五、注意事项五、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住.3先断开电源，再取下纸带先断开电源，再取下纸带4如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适

9、当舍弃点密集部分，选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔，弄清楚所选的时间间隔T等等于多少秒于多少秒6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰7不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计可先统一量出各计数点到计数起点数点到计数起点0之间的距离之间的距离)读数时应估读到毫米的下一位。读数时应估读到毫米的下一位。8要多测几组，尽量减小误

10、差要多测几组，尽量减小误差六、误差分析六、误差分析 1根据纸带测量的位移有误差根据纸带测量的位移有误差2根据位移计算的瞬时速度有误差根据位移计算的瞬时速度有误差3计算的加速度有误差计算的加速度有误差4用作图法作出的用作图法作出的v-t图线并非是一条直线图线并非是一条直线5木板的粗糙程度并非完全相同木板的粗糙程度并非完全相同例题例题1:1:在在“测定匀变速直线运动的加速度测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50Hz50Hz，下图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点间都有

11、下图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点间都有四个点未画出，按时间顺序取四个点未画出，按时间顺序取0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5六个点，用米六个点，用米尺量出尺量出l l、2 2、3 3、4 4、5 5点到点到0 0点的距离如图实点的距离如图实1-51-5所示所示(1)(1)小车做什么运动小车做什么运动? ?(2)(2)若小车做匀变速直线运动，那么当打第若小车做匀变速直线运动，那么当打第3 3个计数点时小车的个计数点时小车的速度为多少速度为多少? ?小车的加速度为多少小车的加速度为多少? ?例题例题1:1:在在“测定匀变速直线运动的测定匀变速直线运动的加速度加速度”的实

12、验中，用打点计时器的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为电源的频率为50Hz50Hz，下图为小车带，下图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点间都有四个点未画出，按时邻两点间都有四个点未画出，按时间顺序取间顺序取0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5六个点，六个点，用米尺量出用米尺量出l l、2 2、3 3、4 4、5 5点到点到0 0点点的距离如图实的距离如图实1-51-5所示所示(1)(1)小车做什么运动小车做什么运动? ?(2)(2)若小车做匀变速直线运动，那若小车做匀变速直线运动，那么当

13、打第么当打第3 3个计数点时小车的速度个计数点时小车的速度为多少为多少? ?小车的加速度为多少小车的加速度为多少? ?例例2 2：在：在“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为的交流电源的频率为50 Hz50 Hz，记录小车运动的纸带如图实，记录小车运动的纸带如图实1-61-6所示，在纸带上选择所示，在纸带上选择6 6个计数点个计数点A A、B B、C C、D D、E E、F F，相邻两计，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到数点之间还有四个点未画出，各点到A A点的距离依次是点的距离依次是2.0cm2.0cm、5.0cm5

14、.0cm、9.0cm9.0cm、14.0 cm14.0 cm、20.0cm20.0cm(1)(1)根据学过的知识可以求出小车在根据学过的知识可以求出小车在B B点的速度为点的速度为V VB B= = m/sm/s，CECE间的平均间的平均速度为速度为 m/sm/s；(2)(2)以打以打B B点时为计时起点，建立点时为计时起点，建立v-tv-t坐标系如图实坐标系如图实1-71-7所示，所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；(3)(3)根据图线可得小车运动的加速度为根据图线可得小车运动的加速度为 m/sm/s2 2例例2 2：在：在“研究匀变

15、速直线运动研究匀变速直线运动”的实验的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率中，打点计时器使用的交流电源的频率为为50 Hz50 Hz，记录小车运动的纸带如图实，记录小车运动的纸带如图实1-1-6 6所示，在纸带上选择所示，在纸带上选择6 6个计数点个计数点A A、B B、C C、D D、E E、F F，相邻两计数点之间还有四个点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到未画出，各点到A A点的距离依次是点的距离依次是2.0cm2.0cm、5.0cm5.0cm、9.0cm9.0cm、14.0 cm14.0 cm、20.0cm20.0cm(1)(1)根据学过的知识可以求出小车在根据学过的知识可以

16、求出小车在B B点的速度为点的速度为V VB B= = m/sm/s，CECE间的平均间的平均速度为速度为 m/sm/s；(2)(2)以打以打B B点时为计时起点，建立点时为计时起点，建立v-tv-t坐标坐标系如图实系如图实1-71-7所示，请在图中作出小车运所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；动的速度与时间的关系图线；(3)(3)根据图线可得小车运动的加速度为根据图线可得小车运动的加速度为 m/sm/s2 2 （广东高考广东高考34题题.）（1）研究小车匀速直线运动的实验装置如图）研究小车匀速直线运动的实验装置如图16（a）所示其中斜面倾角）所示其中斜面倾角可调，打点计时器的工

17、可调，打点计时器的工作频率为作频率为50HZ，纸带上计数点的间距如图，纸带上计数点的间距如图16（b）所示，其中每相邻两点之间还有所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。个记录点未画出。例例3.对接高考对接高考（1）部分实验步骤如下：）部分实验步骤如下：A、测量完毕，关闭电源，取出纸带，、测量完毕，关闭电源，取出纸带，B、接通电源，待打点计时器工作稳定后放开车，、接通电源，待打点计时器工作稳定后放开车，C、将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸、将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连，带相连，D、把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位孔。、把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位

18、孔。上述实验步骤的正确顺序是：上述实验步骤的正确顺序是：_（用字母填写）（用字母填写）D、C、B、A（4）为了充分利用记录数据，减小误差，）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为小车加速度大小的计算式应为a=4561232()()9SSSSSSaT（2）图）图16（b）中标出的相邻两计数点的时）中标出的相邻两计数点的时间间隔间间隔 T= s（3）计数点）计数点5对应的瞬时速度大小计算式为对应的瞬时速度大小计算式为 V5= 。0.1452SST例例4 4、(2007(2007北京高考理综北京高考理综) )某同学用图实某同学用图实-10-15-10-15所示的实验装置所示的实验

19、装置研究小车在斜面上的运动实验步骤如下：研究小车在斜面上的运动实验步骤如下：a a安装好实验器材安装好实验器材b b接通电源后，让拖着纸带的小车沿接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，平板斜面向下运动，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图实一个计数点，如图实-1-16-1-16中中0 0、1 1、2 2、6 6点所示点所示 对接高考对接高考f f以以 为纵坐标为纵坐标，t t为横坐标为横坐标, ,标标出出 与与对应时间对应

20、时间t t的坐标点的坐标点，画出画出 - -t t图线图线结合结合上述实验步骤，请你完成下列任务上述实验步骤，请你完成下列任务c c测量测量1 1、2 2、3 3、6 6计数点到计数点到0 0计数点的距离，分别记作：计数点的距离，分别记作：S S1 1、S S2 2、S S3 3、S S6 6d.d.通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动运动, ,e.e.分别计算出分别计算出S S1 1、S S2 2、S S3 3、S S6 6与对应的时间比值与对应的时间比值662211tststs、tststs(1)实验中实验中,除打点计时器

21、除打点计时器(含纸带、复写纸含纸带、复写纸)、小车、平板、铁、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有有 和和 (填选项代号填选项代号)，A电压合适的电压合适的50 Hz交流电源交流电源B电压可调的直流电压可调的直流电源电源C刻度尺刻度尺 D秒表秒表 E.天平天平 F.重锤重锤AC(2)(2)将最小刻度为将最小刻度为1mm1mm的刻度尺的的刻度尺的0 0刻线与刻线与0 0计数点对齐，计数点对齐，0 0、1 1、2 2、5 5计数点所在位置如图实计数点所在位置如图实-1-17-1-17所示，则所示，则S S2 2=

22、= cm,cm,S S5 5= = cmcm(3)(3)该同学在图实该同学在图实-1-18-1-18中已标出中已标出1 1、3 3、4 4、6 6计计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2 2、5 5两个计数点对应两个计数点对应的坐标点，并画的坐标点，并画出出 - -t t图线图线(4)根据根据 -t图线判断，在打图线判断，在打0计数点时计数点时，小车小车的速度的速度V0= m/s；它在；它在斜斜面上运动面上运动的加速度的加速度a= m/s2ts13.1913.21 (2)2.972.990.160.204.505.10ts2001122SSv tatvat

23、t 例例5 5、(95(95年高考年高考) )在研究平抛物体运动的实验中在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长ll1.25cm1.25cm，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的的a a、b b、c c、d d所示，则小球平抛的初速度的计算式为所示，则小球平抛的初速度的计算式为v v0 0( (用用l l、g g表示表示) )，其值是，其值是 (g(g取取9.8m9.8ms s2 2) )dabc解析：由平抛运动规律解析：由平抛运动规律y=gT 2= lx=v0 Tgl

24、2 v0 = x/T=2l /T=代入数字代入数字 l = 1.25cm=1/80 m得到得到 v0 =0.70m/s gl20.70m/s对接高考对接高考实验二实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系实验二实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的一、实验目的I I培养学生用所学知识探究物理规律的能力培养学生用所学知识探究物理规律的能力2 2探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系3 3养成用图象法处理实验数据的习惯养成用图象法处理实验数据的习惯 二、实验原理二、实验原理1 1如图实如图实-2-1-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长平所示

25、，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衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等2 2用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x x，建立，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小坐标系，以纵坐标表示弹力大小F F，以横坐标表示弹簧的，以横坐标表示弹簧的伸长量伸长量x x，在坐标系中描出实验所测得的各组，在坐标系中描出实验所测得的各组(x(x，F)F)对应对应的点，用平滑的曲线连接起来根据实验所得的图线，就的点，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可探知弹力大小与伸长量间的关系三、实验器材三、

26、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线若干、三角板、坐标纸、重垂线四、实验步骤与数据处理四、实验步骤与数据处理1 1将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度伸长状态时的长度L L0 0，即原长，即原长2.2.如图实如图实-2-2-2-2所示，将已知质量的钩码挂在所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L L并计并计算钩码的重力，填写在记录表格里算钩码的重力，填写在记录表格里3 3改变所挂

27、钩码的质量，重复前面的实验过程多次改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次4 4以弹力以弹力F(F(大小等于所挂钩码的重力大小等于所挂钩码的重力) )为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量x x为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力F F随弹簧伸长量随弹簧伸长量x x变化的图线变化的图线5 5以弹簧的伸长量以弹簧的伸长量x x为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数写成一次函数，如果不行则考虑二次函数6 6得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常得出弹力和

28、弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数数( (斜率斜率K)K)的物理意义的物理意义五、注意事项五、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，以减小误差测量，以减小误差4描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲

29、线上，但应注描点画线时，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描出的线不应是折意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线线，而应是平滑的曲线5记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位六、误差分析六、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画图时描点及连线不准确也会带来误差3弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差误差（2014年高考浙

30、江年高考浙江21题题 ）例）例1、 （10分）在分）在“探究弹力和探究弹力和弹簧伸长的关系弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图时，某同学把两根弹簧如图1连接起来连接起来进行探究。进行探究。 某某次测量如图次测量如图2所示，指针示数为所示，指针示数为_cm。在弹性限度内，将在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针指针A、B的示数的示数LA和和LB如表如表1。用表。用表1数据计算弹簧数据计算弹簧1的劲的劲度系数为度系数为_ N/m（重力加速度（重力加速度g=10m/s2）。）。由表由表1数据数据_（填（填“能能”或或“不能不能”）计算出弹簧）计算出弹簧

31、2的劲度系数。的劲度系数。钩码数钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36第第21题表题表116.0012.4（12.3-12.5）能能 探究弹簧弹力大小与伸长量的关系探究弹簧弹力大小与伸长量的关系【典典例例2】(2011安徽高考安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数，为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码的质量实验测出了砝码的质量m与弹簧长度与弹簧长度l的相应数据，其对的相应数据，其对应点已在图上标出应点已在图上标出.(g

32、=9.8 m/s2) (1)作出作出m-l的关系图线；的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为_ N/m.(0.250(0.2500.255 0.255 ) ) 【审题视角审题视角】分析该题的关键是：分析该题的关键是：【关键点关键点】(1)(1)明确坐标轴所表示的物理量及单位明确坐标轴所表示的物理量及单位. .(2)(2)明确描点画线的原则明确描点画线的原则. .(3)(3)分析图线斜率的物理意义分析图线斜率的物理意义. . 【精讲精析精讲精析】(1)(1)如图所示，让直线通过尽可能多的点，使不能落在如图所示，让直线通过尽可能多的点，使不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧直线上的点均

33、匀分布在直线两侧; ; (2)(2)由胡克定律得由胡克定律得mg=kmg=kl, ,故故 从从图线中取两相距图线中取两相距较远的点，代入上式得较远的点，代入上式得: : ( (0.2500.2500.2550.255 ) ) mkg.l322.5 100k9.8 N / m0.253 N / m18.38.610【命题人揭秘命题人揭秘】本题考查本题考查“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”. .重在考查学生利重在考查学生利用图象处理数据的能力用图象处理数据的能力. .该实验探究应注意以下几点：该实验探究应注意以下几点：(1)(1)所挂砝码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹所

34、挂砝码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度性限度. .要注意观察，适可而止要注意观察，适可而止. .(2)(2)每次所挂砝码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上描每次所挂砝码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上描的点尽可能稀，这样作出的图线精确的点尽可能稀，这样作出的图线精确. .(3)(3)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使不能落在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧注意一定要使不能落在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧. .(4)(4)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应

35、关系及单位. . 例例3、（、（2014年高考新课标年高考新课标23题题 ）(9分分某实验小组探究某实验小组探究弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。实验装置如图与其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，）所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，指针的位置，P0指同指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的

36、位置记为针的位置记为x0; 挂有质量为挂有质量为0.100kg的砝码时，的砝码时，各指针的位置记为各指针的位置记为x。测量结果及部分。测量结果及部分计算结果如下表所示（计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，为弹簧的圈数，取重力加速度为取重力加速度为9.80m/s2）。已知实验）。已知实验所用弹簧总圈数为所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由，整个弹簧的自由长度为长度为11.88cm.P1P0P2P3P4P5P60刻度尺刻度尺图(a)（1）将表中数据补充完整：）将表中数据补充完整： 。（2）以）以n为横坐标，为横坐标，1/k为纵坐标，在图（为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出）给出的坐标纸上画出1

37、/k-n图像。图像。 P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0312.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k（N/m）16356.043.633.828.81/k（m / N）0.00610.01790.02290.02960.03470102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)图(b)P1P0P2P3P4P5P60刻度尺刻度尺图(a)81.70.0012（3）图（）图（b）中画出的直线可以近似认）中画出的直线可以近似认为通过原点，若从试验中所用的弹簧截为通过原点，若从

38、试验中所用的弹簧截取圈数为取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度的一段弹簧，该弹簧的劲度系数系数k与其圈数与其圈数n的关系表达式为的关系表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数；该弹簧的劲度系数k与其自由长度与其自由长度l0（单位为（单位为m）的关系表达式为）的关系表达式为k= N/m得：得： （在（在 之间均可）之间均可）220.1 9.8/81.7/(5.26 4.06) 10mgkN mN mx11/0.0122/81.7m Nm Nk0102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)0.03470.00610.00057260 1010.000572nk206011

39、.88 10nl31.75 10kn03.47kl003.313.62ll【解析解析】（1）故故（2）如图所示）如图所示（3）由图线可得其斜率为：）由图线可得其斜率为： 故直线满足故直线满足 即即由于由于60匝弹簧总长度为匝弹簧总长度为11.88cm；则；则n匝弹簧的为匝弹簧的为l0满足满足代入代入3331.75 101.67 101.83 10/(kN mnnn在之间均可）例例4、（、（2014年高考广东年高考广东34题题 2）（10分）某同学根据机械分）某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，1、如图、如图2

40、3（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数表，由数据算得劲度系数k= N/m，（，（g取取9.8m/s2）2、取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图、取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图23（b）所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小度大小 。砝码质量（砝码质量（g）50100150弹簧长度（弹簧长度（cm）8.627.636.6650 相等相等

41、 3用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为性势能转化为 。4重复重复3中的操作，得到中的操作，得到v与与x的关系如图的关系如图23（c），由图），由图可知，可知，v与与x成成 关系，由上述实验可得结论：对同一关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的根弹簧，弹性势能与弹簧的 成正比。成正比。托盘托盘砝码砝码光电门光电门滑块滑块0.3x/m0123450.10.20.40.5v/m/s0.6(A)(B)(C)图23动能

42、动能 正比正比 压缩量的平方压缩量的平方 解：根据解：根据 ，有有 ，则，则 ，同理求得同理求得 ，则劲度系数则劲度系数 ，使滑块通过两个光电门时的速度相等，就可以认为滑块使滑块通过两个光电门时的速度相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动离开弹簧后做匀速直线运动 弹性势能转化为滑块的动能弹性势能转化为滑块的动能 图线是过原点的直线，所以成正比，弹性势能转化为动图线是过原点的直线，所以成正比，弹性势能转化为动能，即能，即 ，弹性势能，弹性势能与速度平方成正比，则弹性势能与速度平方成正比，则弹性势能与压缩量的平方成正比与压缩量的平方成正比11mg=k xF 222mg=k xF 2121=k

43、 xk xFFF k=49.5/ mNk =50.5/mNk+kk=50/ m2N21=mv2E弹， 4.(2012广东高考广东高考)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系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弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴弹簧轴线和刻度尺都应在线和刻度尺都应在_(选填选填“水平水平”或或“竖直竖直”)方向方向.(2)弹簧自然悬挂弹簧自然悬挂,待弹簧待弹簧_时时,长度记为长度记为L0;弹簧下端挂上弹簧下端挂上砝码盘时砝码盘时,长度记为长度记为Lx;在砝码盘中每次增加在砝码盘中每次增加10 g砝码砝码,弹簧长弹簧长度依次

44、记为度依次记为L1至至L6,数据如表数据如表: 代表代表符号符号L L0 0L Lx xL L1 1L L2 2L L3 3L L4 4L L5 5L L6 6数值数值/cm/cm25.3525.35 27.3527.35 29.3529.35 31.3031.3033.433.435.3535.35 37.4037.40 39.3039.30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如图是该同学根据表中数据作的作的图图,纵轴是砝码的质量纵轴是砝码的质量,横轴是横轴是弹簧长弹簧长度度与与_(选填选填“L0”或或“Lx”)的差值的差

45、值.(4)由图可知弹簧的劲度系数为由图可知弹簧的劲度系数为_N/m;通过图和表可通过图和表可知砝码盘的质量为知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字,重力重力加速度取加速度取9.8 m/s2). 【解题指南解题指南】本题要注意测量仪器的精度及正确读数，同时本题要注意测量仪器的精度及正确读数，同时要要注意注意利用图象法求解问题的几个重要的物理量，如斜率、利用图象法求解问题的几个重要的物理量，如斜率、截距截距等等. .【解析解析】(2)(2)测量仪器是测量仪器是1010分度的分度的, ,需要估读到最小精度的下需要估读到最小精度的下一一位位，则此刻度尺的最小精度应为，则此刻度尺

46、的最小精度应为1 mm1 mm，故，故L L3 3读数错误读数错误. .(3)(3)横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与L L0 0的差值的差值. .(4)(4)由由mg=kxmg=kx得图象的斜率得图象的斜率 故故k=4.9 N/mk=4.9 N/m，挂挂了砝码盘后弹簧伸长了了砝码盘后弹簧伸长了2 cm2 cm，由，由mg=kxmg=kx知其质量为知其质量为10 g.10 g.答案：答案：(1)(1)竖直竖直 (2)(2)稳定稳定 L L3 3 1 mm (3)L 1 mm (3)L0 0 (4)4.9 10 (4)4.9 10 32mk10 10

47、k0.5,xg2 10 例例5.(2010福建高考福建高考)某实验小组研究某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验实验时，将时，将原长约原长约200 mm的橡皮筋的橡皮筋上端上端固定，在固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端竖直悬挂的橡皮筋下端逐逐一一增增挂钩挂钩码码(质量均为质量均为20 g)，每增，每增挂挂一只钩一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，只钩码后，再再逐一逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量伸长量.根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮根

48、据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长筋伸长量量l与拉力与拉力F关系的图象如图所示关系的图象如图所示.从图象中可以得出从图象中可以得出_.(填选项前的字母填选项前的字母)A.增挂钩码时增挂钩码时l与与F成正比，而减挂钩码时成正比，而减挂钩码时l与与F不成正比不成正比B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等钩码时的相等D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度增挂钩码时所挂钩码数

49、过多，导致橡皮筋超出弹性限度D D【解析解析】选选D.D.增挂钩码时图线为曲线，增挂钩码时图线为曲线，l与与F F不成正比，不成正比，故故A A不正确不正确. .当所挂钩码数相同时，即当所挂钩码数相同时，即F F相同时，由图象可相同时，由图象可知增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的小知增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的小, ,是因为是因为增挂钩码时所挂钩码数过多，超出了橡皮筋的弹性限度，增挂钩码时所挂钩码数过多，超出了橡皮筋的弹性限度，故故B B、C C不正确不正确,D,D正确正确. . 实验三实验三 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则实验三实验三 验证力的平行四边形定则验证力

50、的平行四边形定则一、实验目的一、实验目的1.掌握弹簧测力计的正确使用方法掌握弹簧测力计的正确使用方法2.根据实验的要求，会对给定的实验步骤排序、纠错根据实验的要求，会对给定的实验步骤排序、纠错3.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养用作图法处理问题的能力用作图法处理问题的能力二、实验原理二、实验原理等效法：使一个力等效法：使一个力F和两个力和两个力F1、F2都让同一条一端固定的都让同一条一端固定的橡皮筋伸长到某点。即它们的作用效果相同，所以一个力橡皮筋伸长到某点。即它们的作用效果相同，所以一个力F就是这两个力就是这两个力F1和和F2的

51、合力，作出力的合力，作出力F的图示再根据平的图示再根据平行四边形定则作出力行四边形定则作出力F1和和F2的合力的合力F的图示，比较的图示，比较F和和F的大的大小和方向是否都相同小和方向是否都相同当它们在实验室允许的误差范围内当它们在实验室允许的误差范围内相等时，就验证了力的合成的平行四边形法则。相等时，就验证了力的合成的平行四边形法则。 三、实验器材三、实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计方木板，白纸，弹簧测力计(两只两只)，橡皮筋，细绳套，橡皮筋，细绳套(两个两个)，三角板，刻度尺，图钉，三角板，刻度尺，图钉(几个几个)、铅笔、铅笔四、实验步骤与数据处理四、实验步骤与数据处理1 1用图钉把白纸

52、钉在水平桌面的方木板上用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上2 2用图钉把橡皮筋的一端固定在用图钉把橡皮筋的一端固定在A A点，橡皮点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套筋的另一端拴上两个细绳套3 3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置使橡皮筋伸长到某一位置0 0，如图实，如图实-3-1-3-1所示，记录两弹簧测所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下力计的读数，用铅笔描下O O点的位置及此时两细绳套的方向点的位置及此时两细绳套的方向4 4用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O O沿两条细绳方向画直线，按选定的

53、沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数标度作出这两只弹簧测力计的读数F F1 1和和F F2 2的图示，并以的图示，并以F F1 1和和F F2 2为邻边用刻度尺作平行四边形，过为邻边用刻度尺作平行四边形，过O O点画平行四边形的对角线，点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力此对角线即为合力F F的图示的图示 5 5只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置同样的位置0 0，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从度尺从0 0点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力

54、计点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力的拉力FF的图示的图示6 6比较力比较力FF与用平行四边形定则作出的合力与用平行四边形定则作出的合力F F在大小和方在大小和方向上是否相同向上是否相同7 7改变两个力改变两个力F1F1与与F2F2的大小和夹角，再重复实验两次的大小和夹角，再重复实验两次五、注意事项五、注意事项1不要直接以橡皮筋端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以不要直接以橡皮筋端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点0的位置的位置2在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点在同一次实验中，

55、使橡皮筋拉长时结点O的位置一定要相同的位置一定要相同3不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要反不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有无变化复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有无变化4细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套细绳套应适当长一些，便于确定力的方向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，取掉细绳套后，的方向画直线。应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与再将所标点与0点连直线确定力的方向点连直线确定力的方向5在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同并且

56、要恰在同一次实验中，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当选取标度，使所作力的图示稍大一些六、误差分析六、误差分析 本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力与各对边要平行两个按有效数字正确读数和记录，两力与各对边要平行两个分力分力F1和和F2间的夹角间的夹角越大，用平行四边形作图得出的合力越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差的误差F也越大，所以实验中不要把也越大，所以实验中

57、不要把取得太大，但也取得太大，但也不宜太小，以不宜太小，以6001000之间为宜之间为宜减小误差的方法减小误差的方法: : a a测力计使用前要测力计使用前要校准零点校准零点。 b b方木板应方木板应水平放置水平放置。 c c弹簧伸长方向和所测拉力弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致方向应一致, ,并与并与木板木板平行平行. . d d两个分力和合力都应两个分力和合力都应尽可能大些尽可能大些，读数，读数时注意时注意弹簧秤的量程及最弹簧秤的量程及最小刻度小刻度. . e e拉橡皮条的拉橡皮条的细线要长些细线要长些, ,标记两条细线方向标记两条细线方向的两的两点要尽可能远些点要尽可能远些. . f f

58、两个分力间的两个分力间的夹角不宜过大或过小夹角不宜过大或过小, ,一般一般取取6060-120-120为宜为宜. . g. g.在画力的合成图时在画力的合成图时, ,要要恰当选定标度恰当选定标度. .例例1.1.如图实如图实-3-2-3-2所示是甲、乙两位同学在所示是甲、乙两位同学在“验证力的平行验证力的平行四边形定则四边形定则”的实验中所得到的实验结果。若用的实验中所得到的实验结果。若用F F表示两表示两个分力个分力F F1 1、F F2 2的合力，用的合力，用FF表示表示F1F1和和F2F2的等效力，则可以的等效力，则可以判断判断 ( (填填“甲甲”或或“乙乙”) ) 同学的实验同学的实验

59、结果是尊重事实的结果是尊重事实的【答案】【答案】 甲甲 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则【典典例例2】(2011江苏高考江苏高考)某同学用某同学用如图所示的实验装置来验证如图所示的实验装置来验证“力的平力的平行四边形定则行四边形定则”，弹簧测力计，弹簧测力计A挂于挂于固定点固定点P，下端用细线挂一重物，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计弹簧测力计B的一端用的一端用细线系于细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位静止在某位置置.分别读出弹簧测力计分别读出弹簧测力计A和和B的示数，并在贴于竖直木板的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录的白纸上记录O点的

60、位置和拉线的方向点的位置和拉线的方向. (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中，图中A的示数为的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是下列不必要的实验要求是_.(请填写选项前对应的字母请填写选项前对应的字母)A.应测量重物应测量重物M所受的重力所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，的